2003年，参演高圆圆、左翎主演的都市青春剧《你在微笑我却哭了》，在剧中饰演彭学敏的儿子钟华，这是他的首部电视剧作品，从而正式进入演艺圈；同年，出演那英《爱上你等于爱上寂寞》的MV；10月24日，获得莱卡风尚大奖内地风尚男模特奖。

2004年，担任丁薇《再见，我爱你》MV的男主角；同年，赴日本演艺公司AVEX进行培训。2005年，参演周传雄《星空下》的MV。

2006年2月8日，与梅婷、潘石屹联袂主演的爱情电影《阿司匹林》首映，在片中饰演干净清秀的小白，这是他的首部电影作品；同年，与田原、唐以诺、吴晓亮联合主演青春爱情电影《青春期》；此外，他还出演了李慧珍《寻找李慧珍》的MV。

2008年，与吴秀波、浦蒲、孙淳合作主演都市情感剧《相思树》，在剧中饰演女主角萧晓牧的弟弟萧晓朴，与浦蒲饰演一对姐弟；同年，与谭卓、朱光宇联袂主演剧情电影《春风镇》，在片中饰演男主角宋宣；此外，他还出演了赖建国执导的年代爱情剧《天涯咫尺》，在剧中饰演男主角龙笑之的次子龙鸣二。

2009年，主演根据千寻千寻同名小说改编的都市情感剧《爱盛开》，在剧中饰演文笔好、能力佳、直觉敏锐的出版社总编辑秦川秦川。2010年4月15日，与黄立行、吴佩慈、莫文蔚共同出演的都市爱情电影《杜拉拉升职记》上映，在片中饰演杜拉拉的男闺蜜满意。

2012年7月13日，与佟大为、甘薇、秦昊、乔任梁共同出演的惊悚悬疑电影《十二星座离奇事件》上映，在片中饰演身为双鱼座的成功人士许高山 ；10月19日，其参演的都市爱情悬疑电影《浮城谜事》上映；12月7日，其主演的爱情喜剧电影《小鱼吃大鱼》首映，在片中饰演服装设计公司董事长赞臣。

2013年5月28日，与俞灏明、袁姗姗、徐璐联合主演的年代情感剧《爱在春天》播出，在剧中饰演风度翩翩、英俊潇洒的留洋学子高逸天。

2014年，与梅婷搭档主演话剧《第二次别离》，在剧中饰演Eurydice的丈夫、音乐之神Orpheus，这是他的首部话剧作品；10月1日，与汤唯、冯绍峰、朱亚文、黄轩共同出演的剧情电影《黄金时代》上映，在片中饰演萧红的表哥陆哲舜。

2015年1月25日，改编自林语堂所著小说《京华烟云》的民国剧《新京华烟云》在云南卫视上星播出，宋宁峰在剧中饰演女主角姚木兰的哥哥姚迪人，与李晟饰演一对兄妹；4月3日，与齐溪、张念骅联合主演的公路电影《公路美人》上映，在片中饰演才华洋溢、性格张扬的摄影师秀巴；同年，与维妮、卢杉、邓安奇合作主演都市职场喜剧《女人的秘密》；11月29日，与陆毅、陈妍希、蒋劲夫合作主演的古装武侠剧《秦时明月》播出，在剧中饰演阴阳家成员大司命。

2016年2月14日，与杨颖、阮经天、张超共同出演的爱情悬疑电影《谋杀似水年华》上映；5月23日，其出演的古装玄幻剧《仙剑云之凡》首播，在剧中饰演净天教护法血手；同年，与何润东、李东学、夏梓桐共同出演动作电影《钢刀》，在片中饰演孤傲冷峻、重情重义且不爱说话的炊事员。

2017年6月9日，与孙伊涵、周楚楚合作主演的青春电影《我心雀跃》上映，在片中饰演美术老师邹野；11月3日，与张艾嘉、田壮壮领衔主演的亲情电影《相爱相亲》上映，在片中饰演酒吧驻唱歌手阿达；同年，与姚笛领衔主演剧情电影《又见红叶》。

2019年9月，在刑侦类型片《追凶十九年》中饰演基层刑警何晨。