1991年，郭濤出演了首部電影作品《苦樂三兄弟》踏入演藝圈 。1993年，在李連杰、趙文卓主演的動作片《方世玉》中飾演一位公子哥。
1994年，郭濤參演了根據余華同名小說改編的劇情片《活著》，在片中飾演講義氣的春生，與葛優所飾演的福貴是一對好朋友同年，郭濤主演了馮小剛執導的電影處女作《永失我愛》，該片是郭濤首次擔任男主角，他在片飾演熱情幽默的個體司機蘇凱 。
1997年，與高圓圓、王學兵合作出演了由張楊執導的愛情片《愛情麻辣燙》。1998年，與傅沖合作出演了劇情片《真假英雄兄弟情》，在片中飾演下崗工人康寶根。1999年，出演由孟京輝執導的話劇《戀愛的犀牛》飾演馬路。
2000年，郭濤主演了刑偵劇《云雀行動》。2001年，與李小璐、任泉合作出演了青春偶像劇《都是天使惹的禍》，郭濤在劇中飾演為人陰險狡詐的馬如龍。
2004年，主演由劉奮斗執導的劇情片《綠帽子》 。2005年1月31 日，郭濤與陳建斌合作主演的情感懸疑劇《決不饒恕》播出，在劇中與陳建斌飾演一對難兄難弟；同年，郭濤憑借話劇《死無葬身之地》中的表演獲得文化部優秀表演獎。
2006年，與黃渤、徐崢合作出演由寧浩執導的劇情片《瘋狂的石頭》，飾演執著的保安科長的包世宏，而郭濤個人則憑借該片獲得了關注度與人氣；同年，參加湖南衛視歌唱表演類節目《名聲大震》，并獲得亞軍。
2007年，在由張楊執導的喜劇片《落葉歸根》中客串了養蜂人一角；同年，主演家庭喜劇《人怕出名》，飾演由小編輯變成名人主持，卻因無法承受而放棄的楚明；12月27日，郭濤與黃渤合作主演的喜劇片《大電影2》上映，飾演充滿夢想的攝影師文耀。
2008年，與葛優、范冰冰合作出演了愛情喜劇片《桃花運》；2月14日，郭濤主演的愛情片《婚禮2008》上映，他在片中飾演老實巴交的婚禮主持人老郭。
2009年2月4日，郭濤主演的根據賈平凹同名小說改編的喜劇電影《高興》上映，他在片中飾演充滿理想主演又積極樂觀的破爛王劉高興；同年，客串出演喜劇片《家有喜事2009》。
2010年3月18日，郭濤主演的由劉鎮偉執導的愛情喜劇片《越光寶盒》上映，他在片中飾演神醫華佗；4月3日，其主演的都市情感劇《大女當嫁》播出，郭濤飾演以婚姻手段為了達到出國目的的“利益男”方泉 ；1 0月15日，奇幻動作《魔俠傳之唐吉可德》上映，郭濤在片中飾演手無縛雞之力卻心懷天下的唐吉可德。
2011年4月7日，郭濤主演的驚悚喜劇片《囧探佳人》上映，飾演手無縛雞之力的文弱書生卡乃吉；4月8日，其主演的愛情電影《萬有引力》上映，飾演年輕有為的數學家王勇 ；同年，與張嘉譯、杜淳合作出演了抗戰劇《雪狼谷》，飾演了雙面人物鐘教授；6月23日，郭濤主演的紅色諜戰劇《彈孔》播出，在劇中飾演足智多謀的紅星團團長石破天，這是他首次嘗試此類角色。
2012年4月23日，郭濤與黃渤合作主演的喜劇冒險片《黃金大劫案》上映，在片中飾演一位蓬頭散發、功夫高深的金鏢十三郎，而郭濤個人則憑借該角色獲得第11屆中國長春電影節最佳男配角。
2013年，郭濤與兒子石頭一同參加湖南衛視親子互動真人秀節目《爸爸去哪兒第一季》而受到關注；3月12日，其與連奕名合作主演的戰爭劇《對與決》播出；7月4日，郭濤與劉德華合 作主演的《盲探》上映，在片中飾演警察局總督察司徒法寶。
2014年1月31日，郭濤主演的同名真人秀電影《爸爸去哪兒》上映；2月2日，其主演的家庭情感劇《父母愛情》播出，飾演粗中有細、疼妻愛子的海軍軍官江德福。
2015年5月，郭濤參加了央視真人秀節目《喜樂街第二季》；8月27日，郭濤主演的由曹保平執導的犯罪懸疑電影《烈日灼心》上映，他在片中飾演顧全大局、有責任感的出租車司機楊自道，而郭濤個人則憑借該片獲得第18屆上海電影節最佳男主角；11月26日，其主演的由孔笙執導的現實題材劇《溫州兩家人》播出，郭濤在劇中飾演具有經商天賦、頭腦靈活的侯三壽。
2016年2月5日，郭濤主演的都市情感劇《還是夫妻》播出，他在劇中飾演好男人唐健；同年，為動作冒險影片《奇幻森林》中文版的熊巴魯配音。
2017年7月1日，與周迅、彭于晏、霍建華等人合作出演的歷史題材影片《明月幾時有》上映，片中飾演茅盾一角。
2019年10月8日，主演的電影《三叉戟》開始拍攝。10月26日，參加浙江衛視原創表演真人秀《我就是演員之巔峰對決》。同年，參與央視“故事里的中國”欄目第二期節目的錄制，飾演小說《平凡的世界》中的主人公孫少安。
2020年1月7日，主演的電影《三叉戟》正式殺青；1月24日，在2020年中央廣播電視總臺春節聯歡晚會上與梅婷、劉琳表演小品《父母愛情》；2月21日，主演的都市劇《安家》播出。
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