2000年，他進入青年藝術劇院赴新疆演出《第十七棵黑楊》，同年與孟京輝戲劇工作室開始合作排演《臭蟲》《關于愛情歸宿的最新觀念》《迷宮》《魔山》《艷遇》等作品。
2005年，排演的話劇《琥珀》赴香港藝術節、新加坡藝術節演出。
2006年，考入北大并參演林兆華老師的《建筑大師》。
2007年，創作小劇場話劇《兩只狗的生活意見》至今已在全國各地演出600場，榮獲當年《南方周末》評選的中國文化原創榜最佳原創戲劇獎，第二年獲上海“時尚奧斯卡”時尚人物獎。
2008年，與田沁鑫工作室合作的《明朝那些事兒》作為“永遠的莎士比亞”戲劇節的閉幕演出。
2009年4月23日，莎士比亞誕辰405年赴英國莎士比亞故鄉演出《哈姆雷特》。
2011年與田沁鑫導演合作戲劇《四世同堂》，是中國戲劇史上的經典之作，依托老舍先生的經典文本，與中國最優秀的表演藝術家同臺切磋，陳明昊飾演憂國憂民的錢默吟 。
2012年與賴聲川導演合作的戲劇《暗戀桃花源》，飾演核心角色——老陶 。巡演多年好評如潮，成為中國近年來最受觀眾歡迎和上演次數最多的舞臺劇 。
2013年陳明昊導演的戲劇作品《巴巴媽媽》獲首屆烏鎮國際戲劇節最佳戲劇作品獎“小鎮獎” 。 同年主演的微電影《老男人歷險記》獲第十五屆上海國際電影節微電影最佳演員獎 。
2018年參加湖南衛視《聲臨其境》，同年出演網劇《沙海》、《重啟之極海聽雷》，在劇中飾演王胖子 。
2019年7月9日，與孟京輝等人前往法國參加第73屆阿維尼翁戲劇節演出話劇《茶館》，這是中國當代戲劇首次進入阿維尼翁戲劇節核心板塊IN單元 ；9月26日，主演的《六欲天》宣布定檔11月1日內地上映，定檔預告及海報同時發布。
2020年6月，與周冬雨、梅婷等人主演的電影《平原上的摩西》殺青 ；7月15日，主演的冒險題材網絡劇《重啟之極海聽雷》在優酷和愛奇藝上播出 。