2002年，因出演个人首部电视剧《爱情白皮书》 ，从而进入演艺圈。

2005年，因在仙侠剧《仙剑奇侠传》中饰演唐钰一角而受到关注。

2006年，主演剧情片《六号出口》。

2007年，凭借爱情片《基因决定我爱你》提名第44届台湾电影金马奖最佳新演员，并为金马短片单元制作片头，完成了个人导演处女作。

2009年，发行个人首张EP《非爱不可》。

2011年，彭于晏凭借励志片《翻滚吧！阿信》提名第48届台湾电影金马奖最佳男主角 。

2012年，凭借动作片《激战》提名第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，凭借主演的动作片《黄飞鸿之英雄有梦》提名第34届香港电影金像奖最佳男主角；同年，其主演的校园爱情电影《匆匆那年》在中国内地总票房为5.86亿人民币。

2015年，主演青春片《破风》 。

2016年，主演的动作警匪片《湄公河行动》票房突破10亿人民币。

2018年12月，彭于晏担任野生救援公益大使