1979年，出演個人首播電視劇作品《楚留香》，飾演峨 眉弟子。
1980年，出演無線經典劇集《上海灘》，飾演熱血青年陳翰林一角，是他第一部給觀眾印象的作品；同年出演香港TVB電視劇《風云》，飾胡宏遠；后又在香港TVB電視劇《千王之王》飾小劉。
1981年，出演香港TVB電視劇《無雙譜》，飾阮心讓；同年在香港TVB電視劇《前路》中飾演鄒潛。
1982年，出演香港TVB拍攝的時裝劇《香城浪子》；同年他參演《天龍八部》飾演段譽一角，被觀眾熟識；后又在香港TVB電視劇《天龍八部之虛竹傳奇》中再次扮演段譽。
1983年，參演《神雕俠侶》，飾演霍都；其間參演成龍執導的電影《警察故事》；同年在香港TVB電視劇《豹子膽》中飾演喬振宇；后又和黃杏秀合作，主演香港電視劇《十三妹》，飾演主角安龍飛。
1984年，在劉德華主演TVB港劇《寶芝林》中扮演納蘭正德；同年在TVB港劇《決戰玄武門》中飾演李元吉一角；后又在香港電視劇《信是有緣》中飾演楊振明；同期又參演TVB港劇《五虎將》，飾演洪鎮。
1985年，在香港TVB電視劇《好女當差》飾演高朗亭；同期在香港TVB電視劇《后生可畏》飾羅祖光；同年又在香港TVB電視劇《楊家將》飾八賢王；后又在陳秀珠、鄭裕玲主演香港TVB電視劇《鐘無艷》中飾演司馬平。
1986年，在高雄主演的TVB電視劇《林沖》中飾演燕青；同年與無線電視約滿后，便遠赴臺灣出演當地劇集。
1987年，在馮世雄執導的香港電影《你OK，我OK》中飾演主角雷明燈。
1988年，他回香港與亞洲電視簽約演出劇集，在戚美珍主演的香港ATV劇集《野櫻花》中飾演譚兆昌。
1989年，在香港動作類電影《妙探雙龍》飾Kent Tong。
1991年，湯鎮業憑借對曾志偉執導的電影《五虎將之決裂》中“反骨東”一角的出色詮釋，獲得了香港電影金像獎最佳男配角，臺灣電影金馬獎最佳男配角提名；同年在電視劇《滿清十三皇朝》飾演光緒皇帝。
1992年，出演香港電影《鹿鼎記II神龍教》，飾演吳應熊；同年有在香港警匪類電影《積奇瑪莉》中客串角色。
1993年，在香港歷史題材電影《一九四九之劫后英雄傳》中飾演馮定國；同年出演喜劇電影《正牌韋小寶之奉旨溝女》，飾演康熙皇帝；后又在香港電影《亞飛與亞》中飾關公。
1994年，在香港歷史武俠類電視劇《九王奪位》飾主角文覺。
1997年，到中國內地開設影視公司和經理人公司；同年在關禮杰主演ATV港劇《國際刑警》之金錢游戲中飾演林占。
1998年，在電視劇《天下有情之阿福傳》中飾演武藝；同年在電視劇《新江山美人》飾唐伯虎。
2002年，在鐘澍佳執導的情感類電影《手足情》中客串角色。
2004年，在霍建華、李亞鵬主演的古裝劇《天下第一》飾萬三千；同年在古裝愛情類電視劇《香粉傳奇》飾明朝皇帝朱元璋。
2005年，在大陸古裝武俠劇《七劍下天山》中飾敖隆。
2006年，在香港喜劇電影《師奶唔易做》中客串飾演李先生。
2007年，在香港電影《兄弟之生死同盟》中飾演嚴國驅。
2011年，復出幕前，在宮廷穿越類電視劇《宮鎖心玉》中飾演清朝皇帝康熙一角；同年8月，在《宮鎖心玉》續集《宮鎖珠簾》中飾演阿靈阿。
2013年，在浙江永樂影視出品的古裝電視劇《隋唐演義》中飾隋文帝楊堅。
2014年，與安以軒合作，在古代傳奇類電視劇《金釵諜影》中飾演允祥；同年在歷史年代劇《末代皇帝傳奇》中客串慶親王；同年6月，重返TVB與黃秋生合作主演民國斗爭類電視劇《梟雄》，該劇于2015年播出。
2015年，7月18日大型仙俠魔幻偶像劇《仙俠劍》開播，湯鎮業飾演蘭鐘岳。
2017年4月，劉光執導的臥底題材劇《臥底歸來》中飾演大反派飛城企業董事長九爺。
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