1994年，与宁静、邵兵合作参演霍建起独立执导的电影处女作《赢家》，在片中扮演一个失去胳膊却又自强不息的青年。该片获1995年第1届奋发文明进步优秀作品奖、1996年第6届上海影评人奖十佳影片和第2届中国电影华表奖优秀故事片奖、1997年第5届五个一工程奖优秀故事片奖。
    1995年，参演吴若甫、王强主演的军旅题材电影《征服死亡地带》。
    1997年，出演陈凯歌执导，巩俐、张丰毅主演历史片《荆轲刺秦》饰演赵使。同年参演孙周执导的电影《漂亮妈妈》，和巩俐合作。还参演了滕文骥执导，张国立、刘孜主演的悬疑探案剧《危情时刻》，在剧中饰演刘卫卫。同年与王强合演张汉杰执导的电视剧《老三届》。
    1998年，出演丁黑执导涓子、廖凡、辛柏青主演的现代都市剧《致命邂逅》。同年与舒淇、吴辰君主演叶鸿伟执导抗战片《山顶上的钟声》。主演杨亚洲执导电视电影《婚前别恋》。
    1999年，再次参演杨亚洲执导，陈征、梁丹妮主演电视电影《大戏小戏》。同年与莫文蔚、姜武主演电影《走到底》。同年与卢芳主演陈刚执导的儿童题材电影《欢乐公主》。1999年，参演陈建斌、丁嘉丽主演的情感剧《有爱的日子》。
    2000年，出演颢然执导，刘琳、周逵、郭柯宇主演的电视剧《最爱》。同年出演高群书执导的《命案十三宗》续集电视剧《真相》。
    2001年，参演邵方执导，范冰冰、刘红雨、郝戎主演的都市生活剧《中关村风云》。同年在陶红、姜武主演的家庭情感剧《空镜子》中饰演一个女性化的男人。
    2002年，在刘欣、邵峰主演，改编自张爱玲同名小说的家族大戏《金锁记》中饰陆荐云。
    2003年，在朱媛媛、倪萍主演的都市情感生活爱情伦理剧《浪漫的事》中饰演陈昊。同年在马戎导演的《老威的X计划》中饰演史洪涛，与刘威、林洁合作。
    2004年，与辛柏青、柳云龙、陈刚主演警匪剧《零距离》，在剧中饰演王建东。同年与林依轮、海青共同主演爱情轻喜剧《男人女人向前走》。参演曹翠芬、刘威主演的大型中国式婚姻爱情悲喜剧《追赶我可能丢了的爱情》饰魏劲戈。
    2005年，与高明、史兰芽主演电视剧《中国脊梁》。同年与海青、赵毅主演家庭情感剧《不能失去你》。在《中国式结婚》中客串李骏。在朱媛媛、李幼斌主演解放战争剧《红色追击令》中饰演罗江。
    2006年，在于震、王丽坤、淳于珊珊主演的《五号特工组》中饰演汪伪特务机构“76号”头目齐冠雄。同年在姜武主演青春偶像剧《开盘》中饰演商界精英。
    2007年，主演编剧庞一川关中系列剧封笔之作《关中男人》，在剧中饰演极具传奇色彩的关中男人王长安。
    2008年，与范伟、居文沛主演当代都市喜剧电影《即日启程》。与郭晓冬、潘雨辰主演都市情感剧《亲爱的敌人》。与闫妮、张译主演家庭伦理剧《三七撞上二十一》。在高虎、黄俊鹏、吕一主演首部盗墓题材片《国家宝藏之觐天宝匣》，在剧中扮演足智多谋大侦探萧剑南。
    2009年，与吴越、常玉红主演文艺影片《老丁的春天》。在国内首部反映刑释人员回归社会的现实题材电视剧《永不回头》中客串张辉。在陈小艺、许亚军、胡可主演的《复婚》中饰演有些感情纠结的医生薛四平。
    2010年，凭借与秦海璐主演的电影《钢的琴》获得第23届东京国际电影节最佳男主角奖，是近10年唯一华语影帝。并凭此片提名第48届台湾电影金马奖最佳男演员和第28届金鸡奖最佳男演员。
    2011年5月30日，担纲俄罗斯电影展的推广大使。2011年10月27日晚，第七届中美电影节在洛杉矶盛大开幕，王千源凭借《钢的琴》获得“金天使”最佳男演员奖。获得第14届上海国际电影节之第08届电影频道传媒大奖最佳男主角。同年与姜华、杨雨婷主演抗日剧《地道战》饰演高传宝。与郭晓冬、郭晓峰主演悬疑谍战剧《我是真的》饰演假桑义州。在陶虹主演的《买房夫妻》中饰演西装男兰贵成。
    2012年，与连奕名、刘琳主演年代军旅戏《五湖四海》饰演魏景林。同年与朱雨辰、白百合、车晓合演偶像剧《说谎的爱人》，在剧中饰演牙医宋彤。在为解放西藏60周年特制的献礼剧《英雄先遣连》中饰演人民英雄李狄三。
    2013年，在郑晓龙执导，黄海波、陈好、吕丽萍主演的喜剧《新编辑部故事》饰演刘向前。同年与王挺、王力可主演战争传奇剧《异镇》饰演李从文。同年获得MSN时尚影响力大典最受欢迎男演员奖。
    2014年，出演吴宇森导演的战争题材灾难大片《太平轮》，参演许鞍华执导的《黄金时代》。与张一山、刘涛、于小伟主演都市备孕轻喜剧《食来孕转》饰演沈立东。与陈宝国、杜志国主演刑侦剧《湄公河大案》饰演高野。
    2015年，与刘诗诗主演刘江导演的谍战剧《黎明决战》。8月，由夏钢执导，余男、王千源、南宫民等主演的悬疑爱情电影品质之作《月色撩人》在广东东莞紧张热拍。

2015   与刘诗诗主演刘江导演的谍战剧《黎明决战》；

    8月，由夏钢执导，余男、王千源、南宫民等主演的悬疑爱情电影品质之作《月色撩人》在广东东莞紧张热拍。

2014    出演吴宇森导演的战争题材灾难大片《太平轮》；

    参演许鞍华执导的《黄金时代》；

    与张一山、刘涛、于小伟主演都市备孕轻喜剧《食来孕转》饰演沈立东；

    与陈宝国、杜志国主演刑侦剧《湄公河大案》饰演高野。

 

2013   在郑晓龙执导，黄海波、陈好、吕丽萍主演的喜剧《新编辑部故事》饰演刘向前；

    同年与王挺、王力可主演战争传奇剧《异镇》饰演李从文；

    同年获得MSN时尚影响力大典最受欢迎男演员奖。

2012    与连奕名、刘琳主演年代军旅戏《五湖四海》饰演魏景林；

    同年与朱雨辰、白百合、车晓合演偶像剧《说谎的爱人》，在剧中饰演牙医宋彤；

    在为解放西藏60周年特制的献礼剧《英雄先遣连》中饰演人民英雄李狄三。

 

2011    5月30日，担纲俄罗斯电影展的推广大使；

    10月27日晚，第七届中美电影节在洛杉矶盛大开幕，王千源凭借《钢的琴》获得“金天使”最佳男演员奖。获得第14届上海国际电影节之第08届电影频道传媒大奖最佳男主角；

    同年与姜华、杨雨婷主演抗日剧《地道战》饰演高传宝。与郭晓冬、郭晓峰主演悬疑谍战剧《我是真的》饰演假桑义州；

    在陶虹主演的《买房夫妻》中饰演西装男兰贵成。

2010    凭借与秦海璐主演的电影《钢的琴》获得第23届东京国际电影节最佳男主角奖，是近10年唯一华语影帝。并凭此片提名第48届台湾电影金马奖最佳男演员和第28届金鸡奖最佳男演员。

2009    与吴越、常玉红主演文艺影片《老丁的春天》；

    在国内首部反映刑释人员回归社会的现实题材电视剧《永不回头》中客串张辉；

    在陈小艺、许亚军、胡可主演的《复婚》中饰演有些感情纠结的医生薛四平。

2008    与范伟、居文沛主演当代都市喜剧电影《即日启程》；

    与郭晓冬、潘雨辰主演都市情感剧《亲爱的敌人》；

    与闫妮、张译主演家庭伦理剧《三七撞上二十一》；

    在高虎、黄俊鹏、吕一主演首部盗墓题材片《国家宝藏之觐天宝匣》，在剧中扮演足智多谋大侦探萧剑南。

2007    主演编剧庞一川关中系列剧封笔之作《关中男人》，在剧中饰演极具传奇色彩的关中男人王长安。

2006    在于震、王丽坤、淳于珊珊主演的《五号特工组》中饰演汪伪特务机构“76号”头目齐冠雄；

    同年在姜武主演青春偶像剧《开盘》中饰演商界精英。

2005    与高明、史兰芽主演电视剧《中国脊梁》；

    同年与海青、赵毅主演家庭情感剧《不能失去你》；

    在《中国式结婚》中客串李骏；

    在朱媛媛、李幼斌主演解放战争剧《红色追击令》中饰演罗江。

2004    与辛柏青、柳云龙、陈刚主演警匪剧《零距离》，在剧中饰演王建东；

    同年与林依轮、海青共同主演爱情轻喜剧《男人女人向前走》；

    参演曹翠芬、刘威主演的大型中国式婚姻爱情悲喜剧《追赶我可能丢了的爱情》饰魏劲戈。

2003    在朱媛媛、倪萍主演的都市情感生活爱情伦理剧《浪漫的事》中饰演陈昊；

    同年在马戎导演的《老威的X计划》中饰演史洪涛，与刘威、林洁合作。

2002    在刘欣、邵峰主演，改编自张爱玲同名小说的家族大戏《金锁记》中饰陆荐云。

2001    参演邵方执导，范冰冰、刘红雨、郝戎主演的都市生活剧《中关村风云》；

    同年在陶红、姜武主演的家庭情感剧《空镜子》中饰演一个女性化的男人。

2000    出演颢然执导，刘琳、周逵、郭柯宇主演的电视剧《最爱》；

    同年出演高群书执导的《命案十三宗》续集电视剧《真相》。

1999    再次参演杨亚洲执导，陈征、梁丹妮主演电视电影《大戏小戏》；

    同年与莫文蔚、姜武主演电影《走到底》；

    同年与卢芳主演陈刚执导的儿童题材电影《欢乐公主》；

    参演陈建斌、丁嘉丽主演的情感剧《有爱的日子》。   

1998    出演丁黑执导涓子、廖凡、辛柏青主演的现代都市剧《致命邂逅》；

    同年与舒淇、吴辰君主演叶鸿伟执导抗战片《山顶上的钟声》；

    主演杨亚洲执导电视电影《婚前别恋》。

1997    出演陈凯歌执导，巩俐、张丰毅主演历史片《荆轲刺秦》饰演赵使；

    同年参演孙周执导的电影《漂亮妈妈》，和巩俐合作。还参演了滕文骥执导，张国立、刘孜主演的悬疑探案剧《危情时刻》，在剧中饰演刘卫卫。同年与王强合演张汉杰执导的电视剧《老三届》。

1995    参演吴若甫、王强主演的军旅题材电影《征服死亡地带》。

1994    与宁静、邵兵合作参演霍建起独立执导的电影处女作《赢家》，在片中扮演一个失去胳膊却又自强不息的青年。该片获1995年第1届奋发文明进步优秀作品奖、1996年第6届上海影评人奖十佳影片和第2届中国电影华表奖优秀故事片奖、1997年第5届五个一工程奖优秀故事片奖。