直到出演电视剧《士兵突击》，他遇见了不羁的老A队长袁朗这个人物，终于守得云开见月明。言谈中，段奕宏对那个角色感恩不尽：“在行走的过程中，很孤独、无助，我只能带着感恩的心态对待如今这一切。”问及读书期间的自卑是否还存在，他说一直存在着，但不是对长相的自卑，而是对每个角色的诉求，“总是不自信，害怕不能完美地呈现角色。”他说，不愿意观众认为他长得漂亮，更愿意观众觉得他演得漂亮。

“亚洲之星”获奖者段奕宏，向来以演技精湛、尊重表演获得了许多观众的喜爱。作为近年来中国最具魅力的男演员之一，段奕宏连续在多部颇具质感的口碑佳作中发挥出色，出色的表现也获得了各种奖项。

2006年，拍摄由康洪雷执导的电视剧《士兵突击》，饰演袁朗 。2007年5月起，《士兵突击》在网络上走红 ；同年该剧在各大电视台播出后受到广泛关注 ；在第27届中国电视剧飞天奖上，《士兵突击》获得长篇电视剧一等奖项 ；而段奕宏也凭借该剧入围飞天奖优秀男演员奖 。

2002年，主演抗战题材的电视剧《记忆的证明》，饰演男主角周尚文。2003年，凭借电影《二弟》获得印度新德里国际电影节最佳男主角奖。

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。

2010年他在电视剧《上海，上海》中把商人特有的聪明世故刻画的入木三分。凭借扎实的演绎功底，勇于求新求变的积极精神，段奕宏在演艺事业上稳扎稳打的迈进。

2015年2月18日，在2015年中央电视台春节联欢晚会上，与张丰毅、朱亚文合唱歌曲《中华好儿孙》，凭借主演曹保平电影《烈日灼心》，获第18届上海电影节最佳男主角奖。