2006年，出演庹宗康主演的青春校園偶像劇《國光異校》，這是他的首部電視劇作品，從而正式進入演藝圈；同年，他開始參與短片及廣告的演出，相繼出演了《不能回家的小孩》、《曬棉被的好天氣》等多部公益短片。2007年，出演任賢齊《她要我，她不愛我》的MV。
2008年，與鳳小岳、張捷、初家晴合作出演青春校園電影《九降風(fēng)》，在片中飾演為朋友兩肋插刀的高中生李耀行，這是他的首部電影作品，而他則憑借該片獲得了第10屆臺北電影節(jié)劇情長片最佳新人獎；同年，首次擔(dān)綱男主角，在都市情感劇《你是我的唯一》中飾演了男主角吳啟剛。
2009年，與甄子丹、謝霆鋒、王學(xué)圻、梁家輝共同出演動作電影《十月圍城》，在片中飾演李玉堂的兒子李重光，該片在中國內(nèi)地上映期間取得了2.9億元人民幣的票房成績，他則憑借該片獲得了騰訊星光大典港臺年度潛力電影新人獎；同年，擔(dān)任王心凌《我很好，那么你呢？》MV的男主角，并獻出自己的熒幕初吻；此外，他還出演了梁靜茹《情歌》的MV。
2010年，與甄子丹、孫儷、姜文共同出演古裝電影《關(guān)云長》，在片中飾演漢獻帝劉協(xié)，這是他首次在影視作品中嘗試皇帝的角色，該片在中國內(nèi)地上映期間取得了1.6億元人民幣的票房成績；11月4日，其主演的愛情電影《朱麗葉》上映。
2011年2月3日，與古天樂、吳君如、文章聯(lián)袂主演的喜劇電影《神奇?zhèn)b侶》上映，在片中飾演外貌清秀、舉止有禮的百曉堂堂主百曉生；2月13日，改編自郭敬明的小說《丘比特來電》的愛情電影《我們約會吧》上映，王柏杰在片中飾演帥氣多金的陸嘉森；5月13日，與蔣夢婕搭檔主演的電影《百年情書》首映，在片中飾演為了革命理想而毅然拋棄情愛的林覺民，這是他首次在電影作品中擔(dān)綱男主角；12月2日，與竇驍、蘇見信、張鈞甯聯(lián)袂主演的動作電影《賽車傳奇》上映，在片中飾演賽車手吳嘉樂。
2012年，與蕭亞軒搭檔主演微電影《一百分的吻》；同年，出演蘇見信《恨愛不成鋼》的MV；11月22日，其參演的冒險電影《少年派的奇幻漂流》上映；此外，他還出演了系列單元劇《刷新3 7》，在劇中飾演墨守成規(guī)的刻板男孫家驊。
2013年2月22日，與藍正龍、安心亞領(lǐng)銜主演的愛情喜劇電影《阿嬤的夢中情人》上映，在片中飾演愛慕虛榮且愛搶鏡頭的電影演員萬寶龍；11月8日，與張涵予、王珞丹、朱丹合作主演的都市愛情電影《我愛的是你愛我》上映，在片中飾演沈小樂大學(xué)時期的男朋友孫威。
2014年，與劉筱筱搭檔主演愛情電影《情比山高》，在片中飾演與李璐相戀的筑路員王俊榮，該片于2017年10月24日在中國內(nèi)地上映；9月5日，與阮經(jīng)天、萬茜、陳建斌領(lǐng)銜主演的軍事電影《軍中樂園》上映，在片中飾演農(nóng)家出身、愛思考且有理想的華興。
2016年2月5日，其主演的劇情電影《神廚》上映，在片中飾演單親爸爸吳志明；4月15日，與許瑋寧、陳庭妮聯(lián)合主演的推理懸疑犯罪電影《失控謊言》首映，在片中飾演亡命天涯的男主角蘇俊杰；同年，出演魏如萱《你呀你呀》的MV。
2018年4月10日，由黎志執(zhí)導(dǎo)、張佳編劇的都市女性鏡像劇《北京女子圖鑒》首播，王柏杰在劇中飾演紳士、帥氣的富二代于揚。
2019年，與徐熙娣共同出演蔡依林《紅衣女孩》的MV；10月31日，與賈靜雯、張孝全合作主演的懸疑劇《罪夢者》正式上線。
2021年7月15日，由王柏杰特別出演的電影《鏡像人·明日青春》正式定檔，于全網(wǎng)上線。
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