2006年，沈震軒參加英皇新秀大賽，獲得總決賽前五名及現場最具人氣獎；同年年底，參加無線電視舉辦的《TVbeople》演藝新晉推廣計劃并通過選拔，獲得2年無線電視演藝合約及參與無線電視的宣傳制作；同年，出演喜劇片《新扎師妹3》。
2007年3月，沈震軒與《TVbeople》另外七位勝出者推出他們的宣傳片；同年，出演謝霆鋒、房祖名、余文樂主演的警匪電影《男兒本色》。
2008年，沈震軒加入第22期無線電視藝員訓練班；同年，出演汪明荃、馬德鐘、佘詩曼主演的民初愛情劇《東山飄雨西關晴》；同年，出演毛舜筠、黎耀祥、金燕玲主演的時裝處境喜劇《畢打自己人》，在劇中飾演袁寶軒。
2009年，與馬浚偉、黃浩然、敖嘉年合作主演TVB清裝劇《碧血鹽梟》，在劇中飾演易寨主的手下；同年，他還出演了古天樂、劉青云、應采兒主演的撲克傳記類電影《撲克王》。
2011年，與黃宗澤、陳法拉、謝天華合作主演TVB警匪劇《潛行狙擊》，在劇中飾演一位為愛人犧牲的同性戀何賜登（爆登）；同年，擔任鐘嘉欣演唱歌曲《得閑找你》的MV男主角。
2012年，與關楚耀、連詩雅合作主演愛情喜劇電影《喜愛夜蒲2》，在片中飾演男二號Don；隨后，出演張兆輝、商天娥、陳奐仁主演的情景劇《結分@謊情式》，在劇中飾演帥氣幽默的程逸風；同年，與劉松仁、陳玉蓮、馬國明合作主演民國情感劇《名媛望族》，在劇中飾演愛新覺羅·爾熹；同年12月，憑借電影《喜愛夜蒲2》獲得“第三十二屆香港電影金像獎”最佳新人獎提名。
2013年，與黃子華、徐子珊、陳敏之合作主演TVB時裝喜劇《My盛Lady》，在劇中飾演盛花蕊的男友劉柏堅；同年，沈震軒簽約太陽娛樂文化；同年7月，推出首支個人單曲《講多變真》，并作為電影《溝女不離三兄弟》的主題曲；同年，獲得“香港壹周刊電視大獎”最有前途男藝人獎，之后，他還憑借歌曲《講多變真》獲得“勁歌金曲頒獎典禮”最受歡迎新人獎。
2014年，與陳敏之、江美儀、許紹雄合作主演TVB警匪劇《使徒行者》，在劇中飾演天資聰穎且擅長投資取巧的臥底探員Kobe連浩勤；同年9月，憑借電視劇《使徒行者》獲得“馬來西亞星光薈萃頒獎禮”最喜愛TVB飛躍進步男藝員獎；同年11月，與張建聲、陳奐任、莊思敏合作主演愛情喜劇電影《求愛大作戰》，在片中飾演文藝暖男馬偉雄；隨后，推出個人單曲《換個他》，而MV的女主角則由陳敏之擔任；同年，與張兆輝、陳敏之、阮兆祥合作主演時裝喜劇《性在有情》，在劇中飾演追求女主角林靜兒的杜德基。
2015年，推出個人國語單曲《重返寂寞》，該歌曲是《講多變真》的國語版；同年，推出首張個人同名專輯《沈震軒》；同年，與戚薇、王曉晨、陳亦飛合作主演都市情感劇《你好喬安》，在劇中飾演Steven；同年12月，參加“武漢華僑城歡樂谷流行音樂節”；此外，其主持的節目《DO 姐去shopping》還獲得2015萬千星輝頒獎典禮最佳節目主持獎的提名。
2016年1月，作為“鉆石評判團”成員參加國際中華小姐競選總決賽。2017年10月，沈震軒與周麗淇合唱歌曲《我真的很好》發布；12月1日，獲得第4屆粵語歌曲排行榜進步大獎。2018年11月14日，獲得全球華語金曲獎十周年粵港澳大灣區優秀歌手銅獎。
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