1981年，梁家辉考入香港无线电视台第10期艺员训练班。

1982年，梁家辉相继担任了服装模特儿、杂志编辑。在这期间，梁家辉被封面女郎李殿朗的爸爸李翰祥看上了，于是梁家辉被带进了电影圈。

1983年，在李翰祥导演的影片《火烧圆明园》和《垂帘听政》中扮演咸丰皇帝，并以《垂帘听政》荣获第三届香港电影金像奖最佳男主角奖。

1986年，在李翰祥执导的《火龙》中饰演末代皇帝溥仪。1987年，参演尔冬升导演电影《人民英雄》；与周润发合作电影《监狱风云》。

1989年，与周润发、梅艳芳合作主演由徐克执导的电影《英雄本色3：夕阳之歌》。

1990年，与张曼玉主演电影《爱在别乡的季节》，凭借该片获得第27届台湾金马奖最佳男主角奖。

1991年，梁家辉与成龙、洪金宝、刘德华合作出演电影《火烧岛》；同年参演《豪门夜宴》。

1992年，与张曼玉、林青霞、甄子丹等合作出演根据胡金铨原著《龙门客栈》改编的电影《新龙门客栈》，饰演“周淮安”一角；凭借电影《92黑玫瑰对黑玫瑰》获第12届香港电影金像奖最佳男主角奖；同年梁家辉拍摄了《情人》，获颁香港艺术家年奖演员奖，并打破法国电影的票房纪录。

1993年，出演刘镇伟执导的喜剧片《射雕英雄传之东成西就》；同年主演电影《天台的月光》。

1994年，参演王家卫导演的武侠喜剧电影《东邪西毒》；与周润发合作电影《赌神2》，创下5千2百多万港元的票房记录。

1995年出演电影《人约黄昏》，获第32届金马奖最佳男主角提名。1997年，与刘德华合作电影《黑金》。

1999年，梁家辉亲自监制及主演的电影《天上人间》，入选法国康城电影节参赛。

2000年，出演林超贤执导电影《江湖告急》，获第20届香港电影金像奖最佳男主角提名。2002年，梁家辉与刘若英合作由陈国富执导的惊悚恐怖电影《双瞳》；同年参演吴君如主演的喜剧电影《金鸡》。

2003年，出演电影《金鸡2》；同年参演电影《大丈夫》，荣获第23届香港电影金像奖最佳男配角奖。

2004年，与杨千嬅合作电影《三更2之饺子》，获第24届香港电影金像奖最佳男配角奖提名。

2005年，出演关锦鹏执导电影《长恨歌》，获第12届香港电影评论学会奖最佳男演员奖；与古天乐、任达华、张家辉合作电影《黑社会》，凭借该片荣获第25届香港电影金像奖最佳男主角奖；同年参演成龙、金喜善等主演的电影《神话》。12月，梁家辉前往南极考察成功而返，成为亚洲艺人登陆南极第一人。

2006年，梁家辉与任达华合作电影《跟踪》。2007年，主演《战·鼓》扮演一黑社会老大，获得第44届金马奖最佳男配角奖。

2009年，出演电影《十月围城》；同年参演《建国大业》。 2010年，参演由徐克执导，刘德华、刘嘉玲、李冰冰等主演电影《狄仁杰之通天帝国》，获第30届香港电影金像奖最佳男配角提名奖；同年主演电影《李小龙》，获第30届香港电影金像奖最佳男主角提名。

2011年，参演历史片《建党伟业》饰“范源濂”，该片于2011年6月15日全国正式公映。

2012年，主演《寒战》饰演“李文彬”，凭借该片荣获第32届香港电影金像奖最佳男主角奖及第50届金马奖最佳男主角提名；同年出演冯德伦执导的《太极1从零开始》和《太极2：英雄崛起》。

2013年，出演喜剧爱情电影《越来越好之村晚》，该片于2013年正月初一全国上映。

2014年，参演了贺岁片《金鸡sss》
2014年，梁家辉参演电影《黄飞鸿之英雄有梦》饰演黄麒英。