2007年，與鄧超、車曉聯(lián)袂主演都市情感劇《鉆石王老五的艱難愛(ài)情》，在劇中飾演女主角林雨馨的初戀男友郝良，這是他的首部電視劇作品，從而正式進(jìn)入演藝圈。2008年，在話劇《故去的親人》中飾演亨利·斯雷特。
2009年，與張默、嚴(yán)曉頻、楊爍共同出演都市倫理劇《孽債2》，在劇中飾演吳觀潮和楊紹荃的兒子安永輝 ；8月21日，與郭富城、郝蕾、張鐵林合作主演的劇情電影《白銀帝國(guó)》上映，在片中飾演聰慧能干的康四爺，這是他的首部電影作品。
2010年，參演王茜華、張少華主演的家庭情感劇《全家?！罚趧≈酗椦輳埣t秀的兒子劉俊峰，與王茜華飾演一對(duì)母子。
2011年3月12日，其主演的諜戰(zhàn)電影《諜影柔情》上映，在片中飾演日本少佐江口義明，這是他首次在影視作品中擔(dān)綱男主角；10月22日，由趙寶剛執(zhí)導(dǎo)的都市情感劇《男人幫》首播，杜江在劇中飾演莫小閔的同事王楠；此外，他還與董維嘉搭檔主演了青春勵(lì)志情感電影《上海日記》，在片中飾演男主角全小良。
2012年6月，與王志文、張國(guó)立共同出演的都市商戰(zhàn)劇《青瓷》首播，在劇中飾演張仲平的外甥、周辛然的男友徐藝 [3-4]? ；8月16日，與李晨、馬蘇、杜淳共同出演的都市情感勵(lì)志劇《北京青年》播出，在劇中飾演農(nóng)莊老板高軍；同年，參演宋丹丹主演的家庭倫理劇《老米家的婚事》，在劇中飾演李南北的員工甄雨。
2013年9月28日，與霍思燕、張曉龍、陳紫函共同出演的都市情感勵(lì)志劇《愛(ài)情面前誰(shuí)怕誰(shuí)》首播。2014年11月18日，與任重、張儷、張鐸、王陽(yáng)聯(lián)袂主演的醫(yī)療情感劇《青年醫(yī)生》首播，在劇中飾演急診科實(shí)習(xí)醫(yī)生趙沖，并參與演唱了該劇的主題曲《愛(ài)之聲》。
2015年2月12日，與李晨、霍思燕、于越領(lǐng)銜主演的都市勵(lì)志劇《草帽警察》在CCTV-8上星播出，在劇中飾演看似放蕩不羈、實(shí)際上卻很癡情的富二代沈永年，該劇是他與妻子霍思燕的定情之作；同年，與兒子杜宇麒作為固定嘉賓參加浙江衛(wèi)視明星親子互動(dòng)真人秀節(jié)目《爸爸回來(lái)了第二季》的錄制。
2016年2月14日，其主演的都市喜劇電影《高跟鞋先生》上映，在片中飾演宅男游戲設(shè)計(jì)師杭遠(yuǎn)，并憑借在該片中的反串表演獲得了樂(lè)視生態(tài)共享之夜“最佳女演員”獎(jiǎng)；6月，與霍思燕、王志飛、何賽飛聯(lián)袂主演的都市情感劇《再見(jiàn)，老婆大人》上星播出，在劇中擔(dān)綱男主角，飾演樂(lè)摩裝飾的設(shè)計(jì)總監(jiān)趙天材；同年，與霍思燕、吳秀波領(lǐng)銜主演都市情感劇《北京遇上西雅圖》，在劇中擔(dān)綱男主角，飾演月子中心老板娘宗姐的兒子林諾言，與金燕玲飾演一對(duì)母子；10月20日，獲得網(wǎng)易時(shí)尚跨界盛典年度最具魅力男明星獎(jiǎng)；12月16日，與葛優(yōu)、章子怡、淺野忠信共同出演的懸疑諜戰(zhàn)電影《羅曼蒂克消亡史》首映，在片中飾演陸先生的手下童子雞。
2017年8月31日，與霍思燕獲得首屆微博時(shí)尚盛典年度最具時(shí)尚影響力CP獎(jiǎng)；同年，與兒子杜宇麒作為固定嘉賓參加芒果TV親子戶外真人秀節(jié)目《爸爸去哪兒第五季》的錄制，并參與演唱了該節(jié)目的主題曲《爸爸去哪兒》 ；12月8日，獲得“商業(yè)星力量巔峰人物年度盛典”年度吸引力明星獎(jiǎng)；12月28日，獲得騰訊娛樂(lè)白皮書綜藝年度之星獎(jiǎng)。
2018年2月16日，與張譯、黃景瑜聯(lián)合主演的動(dòng)作電影《紅海行動(dòng)》上映，在片中飾演蛟龍隊(duì)副隊(duì)長(zhǎng)兼爆破手徐宏，并參與演唱了同名主題曲《紅海行動(dòng)》，該片最終取得了36億元的票房成績(jī)，而他則憑借該片獲得了第34屆大眾電影百花獎(jiǎng)最佳男配角獎(jiǎng)、第1屆海南島國(guó)際電影節(jié)年度男配角獎(jiǎng)；同年，為動(dòng)畫電影《暹羅決：九神戰(zhàn)甲》中的主人公奧特配音；9月，參加中央電視臺(tái)中秋晚會(huì)；11月9日，與周迅、秦昊聯(lián)袂主演的愛(ài)情電影《你好，之華》上映，在片中飾演袁之華的丈夫周文濤。
2019年3月22日，與王景春、詠梅主演的劇情電影《地久天長(zhǎng)》在中國(guó)內(nèi)地上映，在片中飾演沈英明與李海燕夫婦的兒子沈浩；3月，其主演的電影《中國(guó)機(jī)長(zhǎng)》殺青；5月1日，其參加的《“中國(guó)夢(mèng)·勞動(dòng)美”——2019五一“心連心”特別節(jié)目》在CCTV-1播出，與霍思燕合唱歌曲《小夢(mèng)想 大夢(mèng)想》 ；8月1日，與黃曉明、譚卓等合作主演的電影《烈火英雄》上映；8月7日，參加CCTV-3七夕特別節(jié)目《天下有情人》，與霍思燕、秦凱、何姿共同演繹了情歌串燒。
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