1995年，主演电视剧《道北人》出演张建国。2009年，凭借电视剧《蜗居》“宋思明”一角走红。2011年，参演《借枪》熊阔海一角获得第17届白玉兰最佳男演员奖。2013年，凭借在《浮沉》中的出色演出，再夺第19届白玉兰“最佳男演员”奖；同年，凭借《营盘镇警事》、《悬崖》、《心术》、《浮沉》获得第29届中国电视剧飞天奖颁奖典礼的“优秀男演员”奖。

　　2014年，主演都市时尚情感剧《一仆二主》，主演跨年代情感剧《爷们儿》。10月12日，凭借电视剧《营盘镇警事》获得第27届中国电视金鹰奖“观众喜爱男演员奖”以及“最具人气男演员奖”。12月，主演的历史剧《四十九日·祭》、《大清盐商》播出。

　　2016年，主演都市轻喜剧《我的！体育老师》和行业医疗剧《急诊科医生》。2016年1月，由张嘉译主演并任艺术总监的电视剧《白鹿原》杀青；同年11月18日，由其主演的电影《我不是潘金莲》全国上映。