2002年暑假外婆過世，他為奔喪回到臺灣，遇到小時候拍廣告認識的導演楊大慶，找他演出偶像劇《愛情白皮書》，該劇改編自日本漫畫大師柴門文經典名作，與他同戲合作的是余文樂、楊丞琳和范瑋琪，就此敲開了演藝圈的大門。 ?

　　2003年，首次擔當男一號，與韓國演員秋瓷炫共譜了一段前世緣滅、今生續緣的浪漫愛情故事《戀香》。

　　2004年，出演《仙劍奇俠傳》中癡情的唐鈺一角，得到了許多觀眾的喜愛。

　　2005年，在偶像劇《海豚愛上貓》中，彭于晏一反《愛情白皮書》中的頑皮男生模樣，首次嘗試扮演有自閉傾向的年輕人，還花了一個月的時間學習如何與海豚相處。并在劇集拍攝完后成功通過了海豚訓練師的正式考核，獲得資格認證。 ?同年，拍攝電視劇《我只在乎你》，與楊謹華、劉松仁等合作，并憑此片入圍2006年第41屆臺灣電視金鐘獎戲劇節目最佳男配角獎 ?。

　　2006年，與上海唐人電影制作有限公司合作第二部內地古裝偶像劇《少年楊家將》，并首度出演電影，擔當林育賢導演《六號出口》的男主角。初嘗大銀幕，彭于晏感受到電影的不同魅力，讓他愛上拍電影這件事 ?。

　　2007年，憑借電影《基因決定我愛你》與湯唯等人一起入圍第44屆臺灣電影金馬獎最佳新演員 ?，并為金馬短片單元制作片頭，完成導演處女作。同年，拍攝鈕承澤執導的電視劇《我在墾丁天氣晴》，入圍2008年第43屆臺灣電視金鐘獎戲劇節目最佳男主角 ?。因為拍戲的關系，彭于晏在墾丁一待就是四個月，因此認識了許多在地的好朋友，也進一步發現了屬于墾丁特有的魅力與故事，于是在2008年，彭于晏出版了《彭于晏·墾丁15x6》一書，把自己在墾丁的點點滴滴記錄下來 ?。

　　2008年，彭于晏有兩部電影上映，分別是由徐克執導，周迅、桂綸鎂、張雨綺合作的《女人不壞》，以及李鼎執導，大s、張孝全合作的《愛的發聲練習》。

　　2009年，彭于晏與前經紀公司發生合約糾紛，期間，彭于晏接演了臺灣勵志電影《聽說》，為該戲學習手語，這部與臺北聽障奧運主題結合的影片上檔后佳評如潮，成為2009年純臺灣資金與工作人員影片的開票冠軍 ?。

　　2010年，合約糾紛勝訴。之后發行了首張個人EP《非愛不可》。同年，電影《近在咫尺的愛戀》亮相上海國際電影節，彭于晏在片中飾演一名拳擊手，為了能表演得更好，他特意進行了三個月的培訓，同時憑該片入圍第二屆澳門國際電影節最佳男主角 ?。

　　2011年，與Angelababy首度合作，共同演繹了一段美麗海島上所經歷的不可思議的奇妙緣分《夏日樂悠悠》。2011年，《翻滾吧！阿信》在中國內地上映，彭于晏在本片中化身專業體操選手，為塑造完美體操運動員身形，他進行了八個月訓練準備，不斷挑戰自己的體能極限，練就標準運動員身材 ?，并翻身入圍第48屆臺灣電影金馬獎最佳男主角 ?，躋身臺灣一線小生行列。

　　2012年，《LOVE》、《太極》、《寒戰》相繼在中國內地上映，讓人們看到了他除了出演愛情電影乖乖牌之外的其他側面 ?。

　　2013年，中韓合拍的愛情電影《分手合約》在中國和韓國上映，這部電影由韓國導演吳基桓執導，在中國內地收獲1.92億的票房成績 ?；隨后，由林超賢執導，與張家輝合作的電影《激戰》也在中港臺陸續上映，收獲了超強的口碑，并榮登2013年港產票房第一位 ?，同時，彭于晏也憑《激戰》中“林思齊”一角入圍第50屆臺灣電影金馬獎 ?及第33屆香港電影金像獎最佳男配角 ?。

　　2014年，彭于晏迎來了首個個人“作品季”。其主演的電影《黃飛鴻之英雄有夢》成為繼李連杰、趙文卓之后新一代黃飛鴻演出者，并以此片入圍第34屆香港電影金像獎最佳男主角獎 ?，同時由知名小說改編的愛情電影《匆匆那年》，古裝大劇《風中奇緣》也相繼在2014年10、11、12月接連推出，三部高關注度的作品，不但展現三款演技，也讓他的身影連續三個月猛烈進擊大小屏幕 ?，是他入行以來的事業新高點。

　　2015年，他主演的由林超賢執導的青春熱血動作大片《破風》相繼在中國內地、香港、臺灣以及東南亞等各國上映后收獲眾多好評，并代表香港角逐第88屆奧斯卡金像獎最佳外語片獎 ?。同時，他還相繼與舒淇合作拍攝了電影《剩者為王》、與章子怡合作拍攝了電影《奔愛》、參演由張藝謀執導的好萊塢魔幻電影《長城》、陳木勝執導的電影《危城殲霸》等多部作品。9月，由導演林超賢執導的警匪動作巨制《湄公河行動》在泰國曼谷正式開機，彭于晏首挑真實跨國重案 ?。

　　2016年，彭于晏加盟許鞍華導演新片《明月幾時有》，出演上世紀40年代的傳奇英雄“神槍手”劉黑仔 ?。主演的電影《近在咫尺的愛戀》定檔6月24日上映 ?。

　　很多人以為，彭于晏是憑借著臺灣偶像劇《愛情白皮書》而進入娛樂圈的。鮮為人知的是，他其實是個廣告小童星，因為從小相貌出眾，他從幼兒園大班開始就被挑中去演各類廣告，一直延續到小學三年級 ?。

　　13歲和家人移民到加拿大，而后考入加拿大英屬哥倫比亞大學，主修經濟學。