2005年,参演
张峻宁、
郑柔美、
牛萌萌主演的都市情感剧《
五星大饭店》,在剧中饰演舞蹈组合“真实”成员王奋斗,这是他的首部电视剧作品,从而正式开始演员生涯;同年,参演朱翊执导的军旅剧《
我是一个兵》;此外,他还凭借小品《安全感》获得了第5届中央电视台全国小品大赛二等奖、优秀表演奖、优秀编剧奖。
2006年4月14日,由
哈斯朝鲁执导的剧情电影《
飘逝的红裙子》上映,吴昱翰在片中饰演陈燕的弟弟陈浩,与吕晶饰演一对姐弟。
2007年,与
刘晓洁、
范雷、
杨成联袂主演魔幻情景喜剧《
糊涂小天使》,在剧中饰演别墅租客、啃老族于东东;同年,参演
刘佩琦、
王雅捷、
李幼斌主演的现代军旅剧《
我是太阳》;此外,他还担任了话剧《大话紫竹园》的导演及联合编剧。
2008年12月2日,与
陈思诚、
郑昊、
徐佳合作主演的青春励志电影《
霓虹灯下新哨兵》上映,在片中饰演被父母送到部队锻炼的富家子弟皮向峰;同年,参演
夏祖辉执导的歌舞电影《少年荀子之青春的心》;此外,他还担任了话剧《爱情来了你就上》、《逃花运》的导演及编剧。
2010年,与
万思维、
蒲巴甲、
郑罗茜联合主演军旅剧《
第五空间》,在剧中饰演陆航学院实验班学生、翼虎团飞行员关怀;11月,执导以街舞为题材的青春励志话剧《舞678》。2011年,参演
张明健、
李曼、
张铁林、
寇振海主演的近代革命剧《
博弈》,在剧中饰演军统特务姜世伟的亲信何宇。
2012年,参演开心麻花话剧《
旋转卡门》,在剧中饰演男主角艾路威;同年,担任音乐剧《望子戊尤学院》的导演及编剧。2013年12月,执导舞台剧《
爷们儿·叁》。2014年,与冷旭阳共同执导小品《
同学会》。2015年2月21日,其担任导演及编剧的武侠喜剧《
江湖学院》在
优酷播出。
2016年6月25日,执导的舞台剧《
李茶的姑妈》在北京上演。2017年12月9日,执导的开心麻花贺岁舞台剧《莎士比亚别生气》在北京首演。
2024年5月23日,出演的爱情喜剧《
请和搞笑的我谈恋爱》播出。6月24日,执导的剧集《我的妈妈是校花》发布概念海报。
吴昱翰不仅是演艺圈不可多得的集表演和创作于一身的全能型艺人,还是位帅气细腻的导演。在电影《李茶的姑妈》特辑里,吴昱翰十分认真细心,讲解人物路线、分析人物状态,连一朵花的位置都要细纠,“细节控”十足。吴昱翰是一个很细腻的人,脚踏实地一步一步去解决所有的问题。吴昱翰对细节很在乎,有了他的把控,演员就完完全全在享受拍喜剧的乐趣。作为年轻导演,他完全知道自己想要的是什么,跟这样的导演、团队合作很舒服。在电影《
半个喜剧》中,吴昱翰与其他几位主演,把“无巧不成书”演绎到极致。(
腾讯、中央广电总台国际在线、
黄才伦、
艾伦、
卢靖姗、
荆楚网评)。