데뷔작인 2006년에 방영된 시트콤 거침없이 하이킥으로 단숨에 라이징 스타가 되었다.

이후 TV 드라마의 로맨스물과 퓨전 사극 위주로 커리어를 쌓고 있으며 사회복무요원으로 복무를 마쳤다. 데뷔 전 교통사고 후유증으로 뇌동맥류 진단을 받아 군 면제 사유가 있음에도, 본인의 의사에 의해 보충역으로 복무한 것으로 알려졌다.

MBC 시트콤 거침없이 하이킥의 남주연 '이윤호' 역을 뽑는 오디션 1차 통과자 250명 중 최종 합격자로 데뷔. 후에 김병욱이 말하기를 웃는 모습이 예뻐서 뽑았다고 한다. 현재 김병욱 x 송재정 콤비의 마지막 시트콤인 이 작품은 알려진 바와 같이 순풍 산부인과와 함께 한국인이 가장 좋아하는 양대 시트콤이 되었고, 이 작품에서 삼촌의 애인인 담임 선생을 사랑하는 학교 짱 이윤호 역을 실제 본인 성격인 것처럼 실감나게 연기해 데뷔와 동시에 청춘스타 반열에 올랐다.

2008년엔 하이킥의 외전인 크크섬의 비밀에 같은 배역으로 출연했으며, 다음년에 돌아온 일지매에 일지매로 복귀했으나, 대박을 친 SBS 판 일지매와 대비되게 시청률 측면에서 좋은 성적을 거두지 못했다. 그러나 동년에 아가씨를 부탁해의 평가와 별개로 캐릭터의 인기가 나쁘지 않았다.

2011년에 49일과 꽃미남 라면가게에 출연하며 연기 활동을 이어가다 해를 품은 달이 대박이 나며 하이킥 이후 4년 만에 다시 인기가도에 올랐다.

신데렐라와 네 명의 기사를 마지막으로 군 입대를 했고, 2019년 해치에서 복귀를 했는데, 드라마가 좋은 평을 얻으며 성공적으로 복귀를 했다.

2021년 MBN 드라마 보쌈-운명을 훔치다에서 남자주인공 바우 역을 맡았다. MBN 드라마 역사상 최고 시청률을 경신하며 흥행가도에 올랐다.