2002年，出演陸毅、張庭、任達華主演的青春勵志劇《壯志雄心》，這是他的首部電視劇作品，從而正式進入演藝圈。2003年，與沈佳妮、奚辰華合作主演都市情感劇《平淡生活》，在劇中飾演拳擊手周月。
2004年，與徐筠搭檔主演都市情感劇《守候陽光》，在劇中飾演留學歸來并在深圳開了一家公司的男主角林子衡。
2005年，與陳坤、孫儷、劉牧合作主演年代情感劇《風雨西關》，在劇中飾演老實厚道且講義氣的方家俊；同年，與張智霖、范冰冰、楊恭如合作主演都市情感劇《美麗新天地》，在劇中飾演性格開朗且幽默風趣的房地產公司主管左文浩；之后，與賈一平、曾黎、張彤合作主演都市懸疑劇《此情可問天》，在劇中飾演正直陽光的男主角曾平。
2006年，與沈丹萍、章蘋、方舒合作主演青春勵志劇《飛翔的梧桐子》，在劇中飾演大學畢業后被某報社招聘為見習記者的男主角吳桐；同年，與曾黎、胡東合作主演都市情感劇《走出你的愛》，在劇中飾演心地善良且充滿熱情的杜天目；之后，與童蕾、謝君豪合作主演抗戰劇《青春之歌》，在劇中飾演堅強不屈、富于革命理想的共產黨員盧嘉川。
2007年，與孫儷、唐于鴻、謝君豪合作主演年代情感劇《一世情緣》，在劇中飾演有情有義的男主角唐騰；同年，主演張新建執導的職場情感劇《我的美女老板》，在劇中一人分飾二角，分別飾演了雙胞胎兄弟徐世杰與徐文杰。
2008年，主演劉新執導的家庭倫理劇《小家大事》，在劇中飾演不修邊幅、極力反對養母與宋旺富結婚的待業青年朱大器；同年， 與唐嫣、張一山合作主演青春勵志劇《生于80后》，在劇中飾演女主角安雯的前男友李駿。
2009年，客串丁志誠、劉威、王剛主演的年代劇《鑼鼓巷》，在劇中飾演清朝官員李大人；同年，與李光潔、郝蕾合作主演年代情感劇《當愛已成往事》，在劇中飾演愛恨分明、有理想有抱負的海訓；之后，與奚美娟、高露、張凱麗合作主演家庭情感劇《保姆媽媽》在劇中飾演木訥寡言且內向陰郁的考古學高材生安子晨 。
2010年，與王雅捷、張志堅、徐僧合作主演年代劇《以母親的名義》，在劇中飾演有良知的國民黨軍官洪大貴；同年，與陳蓉、趙子惠、張義群合作主演革命戰爭劇《斷喉弩》，在劇中飾演紈绔中略帶幾分率真和叛逆的男主角刀鋒；之后，與饒敏莉、莫小棋、安志杰合作主演刑偵劇《新玉觀音》，在劇中飾演行事比較張揚但對感情卻很專一的男主角楊瑞。
2011年，與董璇搭檔主演都市情感劇《婆婆也是媽》，在劇中飾演身為健身教練的男主角李偉大；同年，與馬雅舒、謝祖武、楊蓉合作主演年代情感劇《鎖夢樓》，在劇中飾演性格叛逆不羈且具有經商頭腦的江家二少爺江達海；同年12月8日，憑借電視劇《新玉觀音》獲得“華鼎獎中國百強電視劇頒獎典禮”傳奇類題材電視劇最佳男演員獎 ；隨后，與董璇獲得“BQ紅人榜”年度風尚甜蜜情侶獎。
2012年1月5日， 與董璇獲得“新民周刊見證經典見證榮譽文化榜頒獎盛典”年度愛情明星伉儷獎；隨后，客串趙麗穎、陳曉、喬任梁主演的古裝劇《陸貞傳奇》，在劇中飾演身形高大且氣質沉穩的長公主駙馬徐顯秀；同年，與呂夏、呂行合作主演懸疑動作劇《刀影》，在劇中飾演武功高強且擅使飛刀的男主角彭天戈。
2013年4月2日，其主演的警匪動作電影《毒戰》上映，而他在片中則飾演了禁毒警察徐國祥；隨后，與侯夢瑤、米露、袁詠儀合作主演古裝宮廷劇《多情江山》，在劇中飾演為愛執著、極富才情卻又敏感細膩的男主角順治帝；同年，與陸毅、袁姍姍、戴嬌倩合作主演古裝劇《宮鎖連城》，在劇中飾演放蕩不羈且亦正亦邪的男二號江逸塵 ；之后，與李晟、黎一萱、霍政諺合作主演古裝劇《失寵王妃之結緣》（原名《天地情緣》），在劇中飾演驍勇善戰、俊朗陽剛且有點冷酷的翥鳳王朝五皇子宗政鳳璘 。
2014年，與秋瓷炫、崔林、章賀合作主演革命戰爭劇《最后一戰》， 在劇中飾演英勇、果斷的男主角張懷濱；同年，主演陳浩威執導的革命戰爭劇《第一縱隊》，在劇中飾演智勇雙全、文武兼備的男主角雷遠；之后，與孫儷、方中信、黃軒合作主演古裝傳奇劇《羋月傳》，在劇中飾演時叛時降、桀驁不馴的義渠王翟驪。
2015年，與黃圣依、關智斌、劉浠希合作主演愛情浪漫劇《愛你，萬縷千絲》，在劇中飾演為人正直且風度翩翩的男主角方天丘；同年，與王祖藍、穎兒、鐘嘉欣合作主演古裝神話劇《哪吒與楊戩》，在劇中飾演二郎神楊戩；9月8日，獲得時尚星秀年度星秀人物盛典最具期待男演員獎；同年9月18日，主演驚悚懸疑電影《人皮拼圖》，而他在片中則飾演了溫柔體貼而又腹黑的男主角陳默；同年，與李曼、張子健、劉雨欣、釋小龍合作主演《驚天岳雷》，在劇中飾演男主角岳雷；此外，他還參加了深圳衛視全景式明星生活體驗觀察秀節目《閃亮的爸爸》的錄制。
2016年1月27日，獲得“新京報中國時尚權力榜頒獎典禮”最受歡迎男演員獎；隨后，與馬蘇搭檔主演都市情感劇《北上廣的四季沐歌》，在劇中飾演身為律師的男主角蕭佟；同年4月13日，獲得“樂視生態共享之夜”年度魅力藝人獎； 同年5月21日，憑借電視劇《羋月傳》獲得“第19屆華鼎獎·中國百強電視劇滿意度調查發布盛典”中國古裝題材電視劇最佳男演員獎；同年，主演何東興執導的都市情感劇《不婚》，在劇中飾演帥氣多金且才華橫溢的男主角姚天翼。
2017年，作為補位歌手參加北京衛視明星跨界音樂節目《跨界歌王第二季》；隨后，特別出演年代傳奇劇《探戈》，并在劇中飾演了我黨潛伏在上海的工作人員衛明倫? ；8月4日，高云翔還參演了籃球類勵志故事電影《我是馬布里》；10月17日，他參演的愛情片《六年，六天》上映；11月，由其領銜主演的浪漫純情偶像劇《阿那亞戀情》在秦皇島開機拍攝，高云翔在劇中飾演高智商成績優秀的花花公子章程；同年，他還主演古裝宮廷劇《巴清傳》（原名《贏天下》）。
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