《明月照我心》皇上扮演者是张正阳。2002年,在李雪键主演的战争剧《中国轨道》中饰孙伟。2003年7月,出演了陆川执导的讲述藏羚羊迁徙与成长故事的《可可西里》,也是他的首部电影作品。2004年6月,加盟了我国第一部反映傈僳族生活题材的影片《怒江魂》的演出。2006年1月,与谢君豪领衔主演了反特题材作品《保密局的枪声》。
2007年1月,参演以反腐倡廉为主题的《黑白人生》,诠释了山阳县公安局代理局长;9月,在李光洁主演的红色抗日作品《杀虎口》中饰伪军首领钱佳皓;10月,主演翰韬执导的都市励志剧《生命有明天》;同年,与石兆琪合作主演了改编自日本推理漫画《金田一少年之事件簿》的《深瞳》,扮演警察老江。2008年2月,与张延、张嘉译领衔主演了年代商业戏《大商道》;9月,主演了讲述徽商钱庄传奇经历商战戏《新安家族》。
2009年10月,主演了红色抗战剧《地雷战传奇之锄奸行动》,诠释了大反派刘振堂一角。2011年7月,主演了由高峰、于鹏联合执导的我国第一部以《诗经》内容为题材的电影《关关雎鸠》,扮演画家庄孟辰;9月,参加了武侠战争剧《南少林荡倭英豪》的演出,扮演林家镖局大少爷林展翔;随后,在谷诗阳执导的民国抗战剧《刀锋乱世情》中饰华阳生。2012年4月,主演了刑警题材作品《势不两立》,在剧中饰演卧底马子龙。2013年5月,与董维嘉合演了刑侦题材悬疑剧《中国刑警803》,扮演刑侦总队的队长陈雷;12月,在王茜、刘钧领衔主演的医疗行业剧《急诊室故事》中饰汪晓寒。2016年,主演电视剧《和妈妈一起谈恋爱》,饰演张大哲。