1994年，與寧靜、邵兵合作主演霍建起獨立執導的電影處女作《贏家》，在片中扮演失去胳膊卻又自強不息的青年。該片獲1996年第6屆上海影評人獎十佳影片和第2屆中國電影華表獎優秀故事片獎、1997年第5屆五個一工程獎優秀故事片獎。
1995年，參演吳若甫、王強主演的軍旅題材電影《征服死亡地帶》。
1997年，出演陳凱歌執導的歷史劇情電影《荊軻刺秦》。同年參演孫周執導的親情電影《漂亮媽媽》，和鞏俐合作。之后參演了滕文驥執導的懸疑探案劇《危情時刻》。同年與王強共同主演張漢杰執導的溫情年代劇《老三屆》。
1998年，出演丁黑執導的現代都市劇《致命邂逅》。同年與舒淇、吳辰君共同主演葉鴻偉執導的抗戰電影《山頂上的鐘聲》。之后與張延聯袂主演楊亞洲執導的電視電影《婚前別戀》。
1999年，再次與楊亞洲導演合作，出演其執導的電視電影《大戲小戲》。同年與莫文蔚、姜武主演公路電影《走到底》。同年與盧芳主演兒童題材電影《歡樂公主》。
1999年，參演陳建斌、丁嘉麗主演的情感劇《有愛的日子》。
2000年，出演顥然執導的電視劇《最愛》。同年出演高群書執導的電視劇《命案十三宗》續集《真相》。
2001年，參演邵方、葉青醇共同執導的都市生活劇《中關村風云》。同年在陶紅、姜武主演的家庭情感劇《空鏡子》中飾演張波的同班同學陳果仁，是一個女性化的男人。
2002年，在改編自張愛玲同名小說的古裝家族劇《金鎖記》中飾男主角姜季澤的朋友陸薦云。
2003年，在朱媛媛、倪萍主演的情感倫理劇《浪漫的事》中飾演有點極端的環保主義者陳昊。同年在馬戎導演的都市情景喜劇《老威的X計劃》中飾演老威的朋友史洪濤 。
2004年，與辛柏青、柳云龍聯合主演懸疑警匪劇《零距離》，在劇中飾演王建東。同年與林依輪、海青共同主演愛情輕喜劇《男人女人向前走》。之后在中國式婚姻愛情悲喜劇《追趕我可能丟了的愛情》飾演醫生魏勁戈。
2005年，與高明、史蘭芽主演電視劇《中國脊梁》。同年與海青、趙毅主演家庭情感劇《不能失去你》。客串出演家庭倫理劇《中國式結婚》。之后在李駿執導的諜戰情感劇《紅色追擊令》中飾演軍管會社會部主任羅江。
2006年，在于震、淳于珊珊主演的諜戰題材劇《五號特工組》中飾演汪偽特務機構“76號”頭目齊冠雄。同年在戚健執導的青春偶像劇《開盤》中飾演商界精英。
2007年，主演編劇龐一川關中系列劇封筆之作《關中男人》，在劇中飾演極具傳奇色彩的關中男人王長安。
2008年，與范偉、居文沛主演當代都市喜劇電影《即日啟程》 。之后與郭曉冬、潘雨辰主演都市情感劇《親愛的敵人》。同年與閆妮、張譯主演家庭倫理劇《三七撞上二十一》。之后領銜主演盜墓懸疑劇《國家寶藏之覲天寶匣》，在劇中扮演足智多謀大偵探蕭劍南。
2009年，與吳越、常玉紅主演文藝電影《老丁的春天》。同年客串出演反映刑釋人員回歸社會的現實題材劇《永不回頭》。在家庭倫理劇《復婚》中飾演兢兢業業的醫生薛四平。同年領銜主演抗日戰爭劇《地道戰》，在劇中飾演高家莊民兵隊長高傳寶。
2010年，憑借領銜主演的喜劇電影《鋼的琴》獲得第23屆東京國際電影節最佳男主角獎，是近10年唯一華語影帝。并憑此片提名第48屆臺灣電影金馬獎最佳男演員和第28屆金雞獎最佳男演員，并獲得第七屆中美電影節“金天使”最佳男演員獎，以及第14屆上海國際電影節之第08屆電影頻道傳媒大獎最佳男主角。同年在趙晨陽自編自導的家庭生活劇《說謊的愛人》中飾演牙科醫生宋彤。
2011年，與郭曉冬、郭曉峰主演懸疑諜戰劇《我是真的》，在劇中飾演冒充地下黨員桑義州的特務何雄。同年與陶虹聯合主演都市情感劇《買房夫妻》，在劇中飾演熱愛事業的知識分子蘭貴成。
2012年，與連奕名、劉琳共同主演年代軍旅劇《五湖四海》，在劇中飾演中國人民解放軍一連衛生員魏景林，解放南京后任衛生部醫政科科長。同年在解放西藏60周年特制獻禮劇《英雄先遣連》中飾演人民英雄李狄三。
2013年，在鄭曉龍執導的都市輕喜劇《新編輯部故事》中飾演生活財經版編輯劉向前 。同年領銜主演龔朝暉執導的戰爭傳奇劇《異鎮》，在劇中飾演霸下鎮鎮長李從文。同年獲得MSN時尚影響力大典最受歡迎男演員獎 。
2014年，出演吳宇森導演的戰爭災難電影《太平輪》。之后參演許鞍華執導的愛情傳記《黃金時代》
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