1997年參演個人首部話劇《四季愛情》,參演個人首部電視劇《潘漢年》。
1999年參演個人首部電影《魯鎮傳說》,飾惡氣痞氣的富家惡少丁家昌。
2001年主演電視電影《十面埋伏》,分飾兩角——明朝著名琵琶演奏家湯應曾和阿桂;主演電視劇《高原騎兵連》,飾騎兵軍官徐立平。
2003年參演電視劇《沉默的證人》,飾精神分裂病人石隱。2005年參演電視劇《溫暖》和《沙家浜》。
2006年主演話劇《我愛愛情》,飾男主角小P;與劉涓共同執導數字電影《和順的夏天》和《掌聲響亮》。
2007年參演話劇《北京大爺》,飾歐日華;該劇演員全部為北京電影學院06級MFA表演專業在讀研究生。
2008年參演并執導電影《輪椅上的奇跡》,飾身患絕癥的擊劍教練許烽。參演電視劇《潛伏》,飾鋒芒畢露的軍統特務李涯;成功塑造了一個執著堅定的反派人物,并榮獲2010年華鼎獎最佳男配角獎。同年8月參演電視劇《密戰》,飾國際商業間諜兼冷酷殺手蝴蝶] 。
2009年主演《寶貴的秘密》,飾山村青年照相師藍寶貴。同年7月參演電視劇《隱形將軍》,飾玩世不恭的富家公子哥兒韓奎,逐漸成長為優秀的共產黨地下工作者。同年9月參演鄭曉龍執導電視劇《金婚風雨情》,飾迂腐癡情的南方知識分子季誠。
2010年參演話劇《四世同堂》。同年2月參演電視劇《旗袍》,飾從投身革命的富家公子到投敵叛變的陰險叛徒趙世杰再次獲2011年華鼎獎最佳男配角獎。同年8月參演電影《建黨偉業》,飾學生領袖鄧中夏。同年10月主演孔笙執導的電影《天上的伙伴》,飾自閉癥女孩陸小荷的父親。
2011年2月參演孔笙執導電影《北川重生》。同年5月主演話劇《愛情的印象》祖鋒一人分飾8個不同角色。同年6月主演電視劇《時尚女編輯》,飾攝影師艾崇文。12月參演婁燁執導《浮城謎事》,飾警察童明松。
2012年5月主演電視劇《獨狼》,飾槍王之王林杰森。同年12月參演電視劇《婚戰》,飾編輯孟三力。
2013年1月參演許鞍華執導電影《黃金時代》,飾演東北作家羅烽。同年4月,第三度與孔笙導演合作,參演電視劇《北平無戰事》飾崔中石,演繹了一位外表溫潤優雅、不畏生死的中共地下黨,獲得2014年國劇盛典年度最佳男配角。同年8月參演電視劇《謀圣鬼谷子》,飾姬元伯。 同年9月參演張藝謀執導電影《歸來》,飾反派鄧指導。
2014年8月參演電視劇《刑警隊長》,飾刑警胡德強。同年9月至2015年2月,客串鄭曉龍執導電視劇《羋月傳》,飾屈原。同年11月至2015年2月參演電視劇《畢業歌》,飾中統特務頭子季家鳴。
2015年5月參演電視劇《雙刺》,出演暖男特工彭剛。2017年5月參演電視劇《歡樂頌2》,飾演奇點一角。
2018年7月播出電視劇《面具》,飾演軍統潛伏特務李春秋。
2019年4月18日,其執導的電影處女作《六欲天》入圍了第72屆戛納電影節“一種關注”單元;8月23日,與周迅、吳鎮宇領銜主演電影《保持沉默》上映,片中飾演制作人田景程;9月26日,其執導并主演的電影《六欲天》宣布定檔11月1日內地上映,定檔預告及海報同時發布。
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