2002年外婆过世，他为奔丧回到台湾，遇到导演杨大庆，因此出演偶像剧《爱情白皮书》，与他同戏合作的是余文乐、杨丞琳和范玮琪，就此敲开了演艺圈的大门。

　　2004年，出演《仙剑奇侠传》中痴情的唐钰一角，得到了许多观众的喜爱。

　　2006年，与上海唐人电影制作有限公司合作第二部内地古装偶像剧《少年杨家将》，并首度出演电影，担当林育贤导演《六号出口》的男主角。初尝大银幕，彭于晏感受到电影的不同魅力，让他爱上拍电影这件事。

　　2007年拍摄钮承泽执导的电视剧《我在垦丁天气晴》，并入围2008年第43届台湾电视金钟奖戏剧节目最佳男主角。在2008年，彭于晏出版了《彭于晏 垦丁15x6》一书，把自己在垦丁的点点滴滴记录下来。

　　2008年，彭于晏主演了两部电影，分别是由徐克执导，周迅、桂纶镁、张雨绮合作的《女人不坏》，以及李鼎执导，大s、张孝全合作的《爱的发声练习》。

　　2009年，彭于晏与前经纪公司发生合约纠纷，期间，彭于晏接演了台湾励志电影《听说》。

　　2011年，与Angelababy首度合作，共同演绎了一段美丽海岛上所经历的不可思议的奇妙缘分《夏日乐悠悠》。同年，《翻滚吧！阿信》在中国内地上映，彭于晏在本片中化身专业体操选手，并翻身入围第48届台湾电影金马奖最佳男主角，跻身台湾一线小生行列。

　　2012年，《LOVE》、《太极》、《寒战》相继在中国内地上映，让人们看到了他除了出演爱情电影乖乖牌之外的其他侧面。

　　2013年，中韩合拍的爱情电影《分手合约》在中国和韩国上映，随后，由林超贤执导，与张家辉合作的电影《激战》也在中港台陆续上映，收获了超强的口碑，并荣登2013年港产票房第一位，同时，彭于晏也凭《激战》中“林思齐”一角入围第50届台湾电影金马奖及第33届香港电影金像奖最佳男配角。

       2014年，彭于晏参演动作电影《黄飞鸿之英雄有梦》饰演黄飞鸿。