1、1999年，黃磊與周迅、劉若英、伊能靜聯袂主演電視劇《人間四月天》，在劇中飾演才情洋溢的詩人徐志摩。
2、2001年，與周迅共同主演傢庭倫理劇《橘子紅瞭》，在劇中飾演嫻雅的未婚夫容耀輝，但她喜歡秀禾。
3、2002年，領銜主演陳凱歌執導的首部電視劇《呂佈與貂蟬》，在劇中飾演三國戰將呂佈。2003年，自編自導自演首部電視劇《似水年華》，發行同名專輯《似水年華》。
4、2004年自編自導自演民國感情劇《天一生水》，該劇圍繞上世紀中國第一藏書樓寧波天一閣展開。
5、2005年，自編自導自演電視劇《夜半歌聲》，該劇講述瞭20世紀30年代話劇演員宋丹萍和好友陳天逸與童若凡之間愛恨情仇的故事。2006年，與袁泉、孫莉、何炅合作出演賴聲川經典話劇《暗戀桃花源》，在劇中飾演江濱柳。
6、2007年，與黃奕、陸毅聯袂主演根據巴金同名小說改編的年代情感劇《傢》。2009年，出演老舍經典作品改編的電視劇《四世同堂》，飾演祁瑞宣。
7、2010年，與雷恪生、孫紅雷等出演田沁鑫執導的話劇《四世同堂》，再次飾演祁瑞宣；同年，出演趙寶剛執導的愛情倫理劇《婚姻保衛戰》，飾演居傢煮夫許小寧。
8、2011年，與孫紅雷、汪俊領銜主演趙寶剛執導的都市感情劇《男人幫》，飾演培訓中心電腦老師羅書全。
9、2012年，搭檔陳數主演汪俊執導的都市情感劇《夫妻那些事》，飾演事業成功又疼老婆的好男人唐鵬。
10、2013年，與賴聲川等共同發起烏鎮戲劇節；同年搭檔陳數主演都市情感劇《我愛男閨蜜》，飾婚介所資深情感專傢，職場女魔頭葉珊身邊的“男閨蜜”方駿。
11、2015年3月26日，與宋佳、李雪健共同主演的情感倫理劇《嘿，老頭！》在北京衛視、東方衛視播出，憑借該劇提名第21屆上海電視節最佳男主角。
12、2016年3月，領銜主演蔡嶽勛執導的暖心情感劇《深夜食堂》，在劇中飾演食堂“老板”，7月該劇殺青；8月15日，與海清主演的傢庭情感劇《小別離》播出，在劇中飾演遭遇女兒的“青春期”的好爸爸方圓。
13、2019年7月31日，主演的電視劇《小歡喜》播出。
