段奕宏进入实验话剧院(国家话剧院),同年主演首部电视剧《母亲》。1999年,出演《刑警本色》里的杀手罗阳,为了把杀手这个角色演好,他把一个掏枪动作练了上千遍。
2007年,与俞飞鸿合作拍摄电影《爱有来生》,段奕宏在片中塑造了土匪以及僧人鬼魂两个形象[。该片被部分圈内人士誉为古装版“人鬼情未了”,,入围了2010年第17届北京大学生电影节,并获最佳处女作奖。2008年《士兵突击》原班人马在云南腾冲拍摄电视剧《我的团长我的团》,段奕宏扮演的团长龙文章为剧中的核心人物 。 编剧兰晓龙说,因为看了段奕宏出演的袁朗,他才放心地写了《我的团长我的团》里的龙文章。2009年该剧在四卫视开播时创造了“零点首播”的新概念;同年9月,《我的团长我的团》入围第15届上海电视节白玉兰奖,获得四项提名,其中段奕宏获最佳男演员的提名。在“上海电视节电视剧观众票选活动”中,段奕宏凭借龙文章一角获得最具人气男演员奖