1999年在電視劇《新聞小姐》中飾演計小宇一角。同年參與拍攝楊恭如、李亞鵬主演的青春偶像劇《情牽日月星》，飾演陳飛。
2000年參演唐國強、鮑國安主演的古裝劇《包公生死劫》。同年在王亞楠、李嘉存主演的愛情古裝劇《東西奇遇結(jié)良緣》，飾演諸葛小花。 2001年在李小璐、潘粵明主演的青春偶像劇《青春的童話》中飾演陳虎。
2002年與焦恩俊、金巧巧合作領(lǐng)銜主演古裝戲說劇《飛刀問情》，飾演龍小云。
2003年參演由汪國輝執(zhí)導(dǎo)的愛情連續(xù)劇《追夢谷》，在劇中飾演李曉飛一角。同年友情參演電視劇《女人行》，飾演獨行俠。
2004年在李密執(zhí)導(dǎo)編劇的青春偶像劇《魔術(shù)奇緣》中飾演吳奇安。
2007年搭檔張涵予、王寶強領(lǐng)銜主演朝鮮戰(zhàn)爭及建國初期為題材的電影《集結(jié)號》，并憑借此片榮獲第十五屆大學(xué)生電影節(jié)最受歡迎男演員和第17屆金雞百花電影節(jié)最佳新人獎提名。同年與金楨勛、徐若瑄合作領(lǐng)銜主演情感劇《戀愛兵法》，飾演王文清。
2008年聯(lián)合羅海瓊、劉佩琦領(lǐng)銜主演戰(zhàn)爭歷史劇《烽火影人》，飾演謝團長。同年與李清、孟夢合作主演電影《七秒鐘的魚》，在影片中飾演梁晨。
2009年在吳辰君、趙文琪主演電視劇《九鼎迷蹤》中飾演藤偉，因在拍戲現(xiàn)場意外遭遇車禍而受傷。同年參與拍攝電影《約翰·拉貝》，飾演小顧。
2010年與言承旭、陳嘉樺合作主演愛情劇《就想賴著你》，飾演趙擎一角同年在薛佳凝、杜淳主演的全新偶像劇《租個女友回家過年》中飾演符佐。在曾寶儀、張浩天主演的喜劇《天師鐘馗之青蛇有淚》中飾演孟文軒，與安以軒主演電影《喋血孤城》。
2011年搭檔富大龍、李倩領(lǐng)銜主演電視劇《新京城四少》，飾演童玉官。同年參與拍攝由穆德遠(yuǎn)執(zhí)導(dǎo)的戰(zhàn)爭劇《中國1921》，在劇中飾演湘江三杰蔡和森。
2012年聯(lián)合朱亞文、李梁主演革命史詩題材電視劇《我們的法蘭西歲月》，在劇中飾演宗旭之。同年搭檔惠英紅、莫小棋主演都市迷情片《幸福迷途》，飾演劉峰。
2013年搭檔佟麗婭、陳小藝領(lǐng)銜主演以1976年發(fā)生在唐山的那場巨大災(zāi)難為背景的電視劇《唐山大地震》，飾演萬小達(dá)。同年在戴睿執(zhí)導(dǎo)的時裝劇《美人季》中飾演周康。
2014年聯(lián)合張歆藝、袁弘領(lǐng)銜主演電視劇《解憂公主》，在劇中飾演軍須靡。同年與湯唯、馮紹峰主演影片《黃金時代》，飾演汪恩甲。 與張嘉譯、黃志忠合作主演以揚州鹽商為題材的電視劇《大清鹽商》，飾演汪海鯤。與王學(xué)圻、李欣汝合作主演歷史題材電視劇《孔子春秋》，飾演少正卯。
2015年，12月5日大型古裝懸案劇《長安三怪探》開播，袁文康在劇中出演熱血怪探李秀一 。
2016年，2月電視劇《女醫(yī)·明妃傳》熱播，飾演“蒙古王”綽羅斯·也先獲好評，同月電視劇《解憂公主》央視熱播，再度出演異域王軍須靡，成功在熒屏上承包異域王的角色。
2016年4月，在與保劍鋒合作的抗戰(zhàn)電視劇《雪海》中，飾演反派中山武。4月15日，主演的電影《紐約紐約》全國公映。同年，與趙麗穎、陸毅主演民國諜戰(zhàn)劇《胭脂》。
2017年10月，央視八套播出抗戰(zhàn)電視劇《飛哥戰(zhàn)隊》中，飾演抗戰(zhàn)英雄梁飛。2017年底，在古裝大戲《如懿傳》中，飾演太醫(yī)江與彬。
2018年，領(lǐng)銜主演的暗黑系犯罪片《暴裂無聲》于4月4日全國上映飾演律師徐文杰；9月30日，參演的電影《找到你》上映。
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