2003年，袁弘出演了個人首部電視劇《天下無雙》，飾演少年康熙，從 而踏入演藝圈；同年，在都市情感劇《蒲公英》中飾演才華出眾的醫生汪博深。
2004年，袁弘被黃磊欽點出演愛情劇《夜半歌聲》中的肖鷗一角；同年，在古裝神話劇《新聊齋志異》中“阿寶單元”飾演男主角孫子楚。2006年9月26日，袁弘與胡歌、何潤東領銜主演的古裝歷史劇《少年楊家將》播出，并在劇中飾演遼國大將耶律斜。
2008年1月6日，袁弘主演的古裝歷史劇《上書房》播出，他在劇中飾演志誠待人、對感情執著的愛新覺羅·弘歷；7月19日，袁弘與胡歌、林依晨合作主演的金庸武俠劇《射雕英雄傳》播出，飾演楊康，并憑借該角色獲得關注度；同年，袁弘在古裝仙俠劇《仙劍奇俠傳三》中客串出演了瀟灑不羈的雷州公子云霆。
2010年5月10日，袁弘出演的古裝喜劇《神醫大道公》播出，在劇中飾演心地善良、俠肝義膽的四進；7月3日，古裝歷史劇《天地民心》播出，袁弘飾演祁雋藻；8月14日，其與張鈞甯合作主演的古裝傳奇劇《天涯織女》播出，袁弘在劇中飾演武藝出眾、熟讀詩書的林慕飛；同年，袁弘與唐人電影合約期滿，經雙方商榷，并未續約。
2011年9月10日，袁弘與劉詩詩、吳奇隆合作主演的古裝宮廷劇《步步驚心》播出，他在片中飾演多才癡情的十三阿哥胤祥，并因此劇獲得了更高的關注度與人氣。
2012年3月27日，袁弘與賈靜雯、鄭爽合作主演的古裝宮廷劇《太平公主秘史》播出，飾演突厥親王阿羯那思慕；同年，袁弘還客串出演了古裝喜劇《龍門鏢局》。
2013年5月26日，袁弘主演的歷史傳奇劇《巾幗大將軍》播出，并在劇中飾演純良溫厚的書生趙宇；7月，主演喜劇片《杠上開花》；10月4日，青春偶像劇《真愛惹麻煩》播出，袁弘在劇中飾演窮小子王翔；10月29日，袁弘主演的個人首部電影作品《制服》上映，他在片中飾演熱血男兒肖凱；同年，在古裝偵探劇《少年神探狄仁杰》中特別出演唐高宗李治。
2015年2月22日，袁弘主演的都市愛情劇《轉身說愛你》播出 ，他在劇中飾演外型俊俏、但固執叛逆的高富帥于楚浩；2月26日，袁弘主演的根據路遙同名小說改編的當代農村劇《平凡的世界》播出 ，他在劇中飾演淳樸農民子弟孫少平，并憑借該角色獲得國劇盛典年度媒體特別推薦演員、第7屆金牛獎最佳男配角；3月28日，都市愛情電視劇《天使的城》播出，袁弘在劇中飾演氣場十足的高富帥麥克文；5月1日，其參與錄制的湖南衛視國防教育節目《真正男子漢》開播；7月9日，袁弘與蔣欣、鄭嘉穎合作主演的古裝玄幻劇《華胥引之絕愛之城》播出，在劇中飾演陳國將軍沈岸；11月28日，近代革命題材劇《秘密航線》。
2016年2月18日，袁弘主演的史詩歷史劇《解憂公主》在央視八 套首播，他在劇中飾演深情又隱忍的烏孫王儲左大將翁歸；3月11日，情感懸疑劇《穿越謎團》播出，袁弘在劇中飾演醫院護工馬東；同年，與張歆藝、郭京飛合作主演了都市輕喜劇《她很漂亮》；6月，搭檔汪涵主持湖南衛視真人秀節目《我們來了》；7月21日，與林心如共同主演的古裝歷史劇《秀麗江山之長歌行》播出，袁弘在劇中飾演溫文爾雅、驍勇善戰的東漢開國皇帝劉秀；9月25日，主演的抗日劇《血染大青山》首播，劇中飾演軍事教員劉嘯然；11月7日，由劉江執導的都市情感劇《咱們相愛吧》播出，袁弘在劇中飾演個性張揚霸氣的首席設計師時光。
2017年4月，袁弘憑借《秀麗江山之長歌行》、《咱們相愛吧》分別提名第22屆華鼎獎中國古裝題材電視劇、中國當代題材電視劇最佳男演員。
2018年4月1日，與陳思誠、佟麗婭聯合主演的年代傳奇劇《遠大前程》首播，袁弘在劇中飾演身世凄慘的孤兒齊林；8月10日，在上映的喜劇電影《愛情公寓》中飾演吳邪一角；8月14日，領銜主演的古裝權謀劇《天盛長歌》在湖南衛視金鷹獨播劇場首播，劇中飾演外表溫文爾雅的大越三皇子晉思羽。
2019年8月9日，在上映的電影《送我上青云》中特別出演劉光明一角。
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