1999년 의류 브랜드 '스톰(STORM)'의 모델로 활동을 시작함과 더불어 데뷔를 했으며, 2000년 Mnet VJ 7기로 연예계에도 데뷔했다. 이후 2001년에는 KBS 드라마 《학교 4》를 통해 연기자로 정식 데뷔했다.

데뷔 이래 드라마와 영화를 넘나들며 꾸준한 활동을 보여주었다. 연기 생활 동안 압도적인 전성기[12]를 맞는 경우가 두번 있었는데, 특히 스물 아홉에 출연하여 그에게 신드롬적 인기를 가져다 준 《커피프린스 1호점》(2007)과 그로부터 10년 뒤 출연하여 메가 히트를 친 《도깨비》(2016~2017)가 공유의 주요 드라마 출연작으로 꼽힌다. 훤칠한 외모와 스윗한 분위기 때문에 멜로장인 이라는 평을 듣지만, 군 제대 후 개봉한 사회고발성 영화《도가니》(2011), 화려한 액션을 선보인《용의자》(2013), 한국형 좀비 아포칼립스 영화 《부산행》(2016), 시대극에 스릴러를 가미한 《밀정》(2016), 현실적이고 일상적인 연기를 보여준 《82년생 김지영》(2019), 미스터리하고 기괴하면서 냉혈한인데 장난스러운 면모도 있는 복합적인 성격의 사이코패스 연기로 극찬받은《오징어 게임》등 다양한 필모그래피에서 볼 수 있듯이 선택하는 작품의 다양성과 연기의 폭도 상당한 편이다.