2001年，參與拍攝個人第一部電視劇作品《折扇探花》，在劇中飾演沈西銘一角，并憑借該劇正式進入演藝圈 ?。

　　2002年，參與拍攝張庭、任達華等主演的足球題材青春勵志劇《壯志雄心》，在劇中飾演劉輝一角 ?。

　　2003年，參演由蔣家駿執導，林心如、陸毅等人主演的代都市情感時裝勵志劇《男才女貌》，飾演趙磊 ?。

　　2004年，與孫興、崔智友合作主演由霍耀良、張敏執導的愛情題材電視劇《第101次求婚》，在劇中飾演孫興的弟弟鄭金元 ?；同年，參演由蔣家駿執導，黃曉明、于娜等主演的時裝劇《女才男貌》，該劇于2015年4月在央視八套播出 ?。

　　2005年，參演蔣家駿、鐘少雄執導，林峯、陳怡蓉主演的時裝愛情劇《愛情新呼吸》，在劇中飾演理查一角 ?。

　　2006年，參與拍攝童蕾、郭曉冬主演的愛情懸疑電視劇《誰懂我的心》，飾演邵永康的哥哥羅一陽，該劇于2008年4月首播 ?。

　　2007年，再次參演蔣家駿執導的都市情感電視劇《傷城之戀》，該劇由霍建華、秦嵐等主演，于2008年在中國香港播出 ?。

　　2008年，與劉之冰、孫寧等人共同主演都市勵志題材電視劇《永不言退》，在劇中飾演趙博風；同年，在連諫執導的懸疑劇《生死諾言》中飾演陸天揚一角；隨后參演姚芊羽、保劍鋒等人主演的都市溫情勵志劇《我是一棵小草》，在劇中飾演岳小梅的哥哥岳峰 ?。

　　2009年，參演由何洛、羅剛聯合執導，霍建華、張萌、黃覺等主演的民國破案題材電視劇《唐瑯探案》 ?。

　　2010年，參演由林龍, 何洛等人執導的都市情感勵志劇《金枝玉葉》，在劇中飾演警察杜川，該劇于2011年8月在央視八套播出 ?；同年，參演由張國立執導，唐國強、張國立、蔣勤勤等主演，以重慶談判為背景拍攝的歷史戰爭題材電視劇《中國1945之重慶風云》，飾演王龍一角 ?。

　　2011年，與吳秀波、張嘉譯等人共同主演醫療行業劇《心術》，在劇中飾演因醫鬧被醫院開出后轉做處理醫患關系的律師谷超華，并為該劇演唱主題曲《感動》 ?；同年，參與拍攝胡靜、陳楚河主演的民國宅斗戲《笑紅顏》，飾演蘇明利，并演唱了該劇的片尾曲《尋花》 ?；后與黃海冰、張萌等人共同主演建黨90周年獻禮劇《開天辟地》，在劇中飾演反派汪精衛一角 ?；同年主演由李惠民執導的諜戰劇《生死鐘聲》，在劇中飾演風度翩翩、心機縝密、崇美思想嚴重的反面角色瞿言白 ?。

　　2012年，出演個人首部電影作品《詭愛》，該劇根據于傳松的同名恐怖小說《詭愛》改編而成，由梁婷執導，于2012年萬圣節檔期在中國上映；同年，參演由盧倫常和李文龍執導的都市情感勵志輕喜劇《愛情面前誰怕誰》，飾演善良、正直的黎海波主管 ?。

　　2013年，主演張多福執導的“幸福三部曲”系列電視劇中的第二部《幸福在哪里》，飾演腹黑反派韓江川 ?；同年，在林添一執導，胡靜、翁虹等主演的愛情題材年代劇《淚灑女人花》中飾演高立伯一角 ?；同年，出演古裝偶像劇《王的女人》，在劇中飾演陳國大王胡亥一角，該劇是于毅自出以來接拍的第二部古裝劇；同年10月，憑借戰爭題材電視劇《打狗棍》中二丫頭一角，獲得了“2013年國劇盛典觀眾最喜愛角色”的榮譽獎項 ?。

　　2014年，與楊志剛共同主演由郭靖宇、柏杉執導的年代傳奇劇《勇敢的心》，飾演趙舒城，并演唱了該劇的主題曲和片尾曲兩首曲目 ?；同年，首次接觸網絡劇，主演中國懸疑靈異題材網絡劇《靈魂擺渡》 ?；隨后，主演由張多福執導的抗戰題材電視劇《絕地槍王》在四家衛視同步播出 ?。

　　2015年，繼續主演《靈魂擺渡》系列網劇的第二部《靈魂擺渡2》 ?，并演唱同名主題曲《靈魂擺渡》 ?，以及為該劇創作片尾曲《君生吾未生》 ?。同年，主演由常曉陽執導的都市情感劇《轉身遇到你》 ?；同年3月，再度與常曉陽執導合作，與童瑤、遲帥等人共同主演30集當代都市情感題材電視劇《我的麻辣女友》 ?。

　　2016年，主演母愛主題劇《娘道》，于毅在劇中一人分飾兩角，扮演一對出生大戶人家，但性格命運迥異的孿生兄弟 ?；同年11月，主演的《靈魂擺渡》系列季播劇的最終季《靈魂擺渡3》在愛奇藝播出。