2004年，羅仲謙陪同朋友前往電影《阿嫂》劇組試鏡，被星皓娛樂制作人選中，并在片中飾演外賣仔小紅帽，這是他的首部電影作品，從而正式進入演藝圈。
2006年4月5日，其參演的驚悚懸疑電影《黑夜》上映；同年，與溫雅妍、梁嫈、白梓軒合作主演青春情感劇《過渡青春》。2007年6月21日，其參演的警匪懸疑電影《跟蹤》上映。
2008年4月24日，與江若琳、田原、曾志偉聯袂主演的喜劇電影《六樓后座2：家屬謝禮》首映，在片中飾演個性憨直的古惑仔阿謙；同年，根據王朔同名小說改編的劇情電影《一半海水一半火焰》上映，羅仲謙在片中飾演女主角麗川的弟弟，與莫小棋飾演一對姐弟。
2010年，出演林利、王合喜、劉家輝主演的時裝劇《火速救兵》；12月24日，與周秀娜、沈志明、楊梓瑤領銜主演的愛情電影《婚前試愛》首映，在片中擔綱男主角，飾演個性率直的便衣警察阿澤，該片在香港上映期間票房突破了800萬港幣；此外，他還出演了傅穎《黑房》的MV。
2011年，與佘詩曼、方力申、陳嘉桓領銜主演愛情電影《人約離婚后》，在片中飾演男二號世杰；7月7日，與傅穎、周秀娜、杰西卡·C合作主演的愛情電影《熱浪球愛戰》上映，在片中飾演帥氣多金、身材健碩的男主角Tim；隨后，與謝婷婷搭檔主演驚悚懸疑電影《猛鬼愛情故事》；同年，與關逸揚搭檔主演舞臺劇《我的基本生活》，這是他首次在戲劇作品中嘗試男同性戀的角色。
2012年2月13日，與馬國明、楊怡領銜主演的時裝醫務劇《Oncall36小時》首播，在劇中飾演性格外向的實習醫生楊沛聰，并憑借該劇獲得Astro On Demand我的最愛頒獎禮最佳男配角獎；6月24日，其主演的警匪劇《飛虎》播出。
2013年1月，其主演的動作電影《古惑仔：江湖新秩序》上映，在片中飾演重情重義的男主角陳浩南；隨后，與馬國明、楊怡、吳啟華領銜主演時裝醫務劇《On Call 36小時Ⅱ》；同年，與吳鎮宇、張智霖、胡杏兒共同出演時裝劇《沖上云霄Ⅱ》，在劇中飾演飛行學員詹子麟，并憑借該劇獲得新加坡星和無線電視大獎飛躍進步男藝人獎。
2014年1月31日，由甄子丹、周潤發、郭富城領銜主演的神話動作電影《西游記之大鬧天宮》上映，羅仲謙在片中飾演李靖的次子、哪吒的二哥木吒；同年，與沈震軒、蔡思貝、米雪領銜主演時裝愛情劇《沖線》，在劇中飾演為人隨和又重情重義的男主角游達；之后，與郭富城、鞏俐、馮紹峰、小沈陽領銜主演魔幻動作電影《西游記之孫悟空三打白骨精》，在片中飾演受觀音菩薩點化而保護唐僧西天取經的沙僧，該片于2016年2月8日上映，并取得了12.01億元人民幣的票房成績；10月19日，其主演的警匪劇《飛虎2》首播，在劇中飾演飛虎隊攻擊手俞學禮。
2015年3月27日，與鄭中基、何超儀聯袂主演的懸疑電影《第七謊言》上映，在片中飾演表面上循規蹈矩、卻擁有不為人知的秘密的司機阿桑；同年，與黃燦燦、嚴禹豪合作主演根據明曉溪同名小說改編的青春愛情電影《泡沫之夏》，在片中飾演冷酷又不失溫柔的男主角歐辰，該片于2016年7月21日上映；此外，他還憑借電視劇《沖線》獲得2015萬千星輝頒獎典禮最佳男主角獎的提名。
2016年，與王陽、朱銳、羅嘉良聯袂主演警匪懸疑網絡劇《無間道》，在劇中飾演處事圓滑、心思縝密的男主角韋峻軒；同年，與郭富城、馮紹峰、趙麗穎領銜主演魔幻喜劇電影《西游記之女兒國》，在片中飾演唐僧的三徒弟沙僧。
2017年1月，參加愛奇藝綜藝節目《大牌對王牌》的錄制；6月，隨電影《西游記女兒國》劇組一同參加微博電影之夜。
2020年1月1日，與劉憲華、何潤東等人合作主演的動作冒險電影《征途》上映。
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