1998年，段奕宏进入中国国家话剧院工作。1999年，出演电视剧《刑警本色》。2003年，出演娄烨执导电影《颐和园》。2003年，凭借电影《二弟》获得印度新德里国际电影节最佳男主角奖。2006年，因出演电视剧《士兵突击》中的袁朗一角而成名。2009年，在电视剧《我的团长我的团》中饰演龙文章。

　　2011年，主演王全安执导的电影《白鹿原》，饰演黑娃；同年凭借电影《西风烈》获得第13届中国电影表演艺术学会金凤凰奖学会奖。2013年12月，主演的电视剧《海上孟府》播出。2015年1月19日，参加央视羊年春晚，并演唱歌曲《中华好儿孙》；6月21日，凭借电影《烈日灼心》获得第18届上海国际电影节最佳男演员奖。2017年3月31日，其出演的动作缉毒警匪电影《非凡任务》上映。

　　段奕宏凭借着自己的实力得到了众多导演的垂青。他努力地演戏，勤勤恳恳地工作，用自己的表演给作品加分。无论是《士兵突击》中潇洒不羁的老A队长袁朗，还是《上海，上海》里儒雅大气的上海商业传奇人物刘恭正，段奕宏以一次次突破自我，风格迥异的表演获得了业内的认可。

　　段奕宏以演技和实力演绎着每部戏中的角色，演绎着自己与众不同的星途，观众对他真面目的认识也因他演绎的角色而蒙上一层美丽而神秘的面纱。细看段奕宏的作品单，很难找到同类型的角色。无论角色，还是表达方式，不墨守成规都是他对自己的要求。观众惊异于他一人千面的演技：下一部片子和上一部片子里完全是两个人，甚至面相都不同。段奕宏精湛、细腻的演技经常得到圈内人士、观众的赞赏，但他从未骄纵过。段奕宏给人的感觉是淡定、宠辱不惊（《南方人物周刊》评）。