2007年，参加东方卫视选秀娱乐节目《加油！好男儿》的比赛，获得沈阳唱区冠军、全国总决赛冠军、最佳网络人气奖，从而正式进入演艺圈；同年，加入“BoBo”组合，并推出组合首张EP专辑《光荣》。2008年，随BoBo推出组合首张音乐专辑《世界之大》。2009年，在校园情景剧《青春进行时》中饰演男主角井宝。2010年，凭借电影《全城热恋》获得“第17届北京大学生电影节”最佳新人奖；同年，与郭书瑶推出EP专辑《暖暖手》。

2011年，推出首张个人音乐专辑《井柏然》 。2012年，获得“第11届中国原创音乐流行榜”最优秀新人奖 。2013年，在剧情电影《等风来》中饰演男主角王灿。2014年，主演古装穿越情感剧《相爱穿梭千年》。2015年，主演古装奇幻电影《捉妖记》；同年，凭借电影《失孤》获得“第30届金鸡奖”最佳男配角奖的提名。2016年，在爱情电影《微微一笑很倾城》中饰演男主角肖奈。2017年4月，作为固定成员参加湖南卫视青春伙伴自助远行真人秀节目《花儿与少年第三季》。2018年，继续出演古装奇幻电影《捉妖记2》；4月28日，主演的爱情片《后来的我们》上映 ；12月22日，参加爱奇艺出品的年轻演员品训类节目《演员的品格》，担任演值团学长 。2019年4月4日，其主演的犯罪悬疑电影《风中有朵雨做的云》正式上映。