2002年,通过甄选,获得了出演青春剧《爱情白皮书">爱情白皮书》的资格,这是他的首部电视剧作品。2003年,与秋瓷炫共同主演浪漫爱情剧《恋香》,这是他首次担当男主角,在剧中饰演有着敏锐嗅觉的金承天。2004年,与胡歌、刘亦菲等人合作主演仙侠剧《仙剑奇侠传》,他也因在剧中饰演本领不凡,对阿奴一往情深的唐钰而获得更多关注。
2005年,与张韶涵合作主演偶像剧《爱上猫">海豚爱上猫》,在剧中饰演内心心思细腻且富有音乐天分和创作才华的徐蔚,而他也在剧集拍摄完毕后成功通过了海豚训练师的正式考核,获得资格认证;同年,出演伦理剧《我只在乎你》,他凭借该剧入围第41届台湾电视金钟奖戏剧节目最佳男配角奖。
2006年9月26日,与胡歌、何润东等人合作主演的古装剧《少年杨家将》播出,在剧中饰演个性刁钻机灵、活泼好动、喜欢研究易容术的杨七郎杨延嗣;随后,与阮经天、刘荷娜合作主演剧情片《六号出口》,在片中饰演对人生感到迷茫、内心充满热血、在西门町寻找人生的少年范达音。
2007年,凭借主演的科幻爱情喜剧片《基因决定我爱你》入围第44届台湾电影金马奖最佳新演员奖,并为金马短片单元制作片头,完成了个人导演处女作。
2008年11月21日,与大s、张孝全合作主演的现代爱情片《爱的发声练习》上映,在片中饰演小猫的青梅竹马阿良;7月,出版了个人书籍《彭于晏·垦丁15x6》;同年,凭借主演的青春爱情剧《我在垦丁天气晴》入围第43届台湾电视金钟奖戏剧节目最佳男主角奖;12月11日,主演的爱情喜剧片《女人不坏》上映,在片中饰演钟情摇滚女孩铁菱、对对方痴心一片的眼镜男莫启彦。
2009年,彭于晏与经纪公司发生合约纠纷;8月28日,主演的励志电影《听说》上映,他在剧中饰演阳光男孩黄天阔。
2010年,与前经纪公司合约纠纷胜诉;随后,发行了首张个人音乐EP《非爱不可》;同年,主演程孝泽执导的动作爱情片《近在咫尺的爱恋》,彭于晏在片中饰演自恋甚至有点自负的拳击手大杰,为了能表演得更好,他特意进行了三个月的培训,而他也凭该片入围了第二届澳门国际电影节最佳男主角奖。
2011年,与Angelababy首度合作,共同主演浪漫爱情电影《夏日乐悠悠》,在影片中饰演旅馆老板游乐乐;11月20日,主演的励志热血电影《翻滚吧!阿信》在中国内地上映,彭于晏在片中饰演化身专业体操选手阿信,为塑造完美的体操运动员身形,他进行了八个月的艰苦训练,最终练就出了标准的运动员身材,而彭于晏也凭借该片入围了第48届台湾电影金马奖最佳男主角。
2012年2月13日,与赵薇、舒淇等人合作主演爱情电影《LOVE》,在影片中饰演周旋于女友小霓和女友的闺蜜宜珈之间的“劈腿男”阿凯;11月8日,主演的动作电影《寒战》在中国内地上映,彭于晏在片中饰演警务处现任行动副处长李文彬的儿子李家俊。
2013年4月,主演的爱情电影《分手合约》在中国内地和韩国上映,在片中饰演顶级大厨李行,该影片上映后,在中国内地获得1.92亿的票房成绩;随后,主演林超贤执导的动作电影《激战》上映,并获得年度港产票房第一位;同时,彭于晏也凭借《激战》入围第50届台湾电影金马奖及第33届香港电影金像奖最佳男配角。
2014年,主演的动作片《黄飞鸿之英雄有梦》,在片中饰演虎帮老大雷公的得力助手黄飞鸿,随后彭于晏也凭借了该片入围了第34届香港电影金像奖最佳男主角奖;同时,在主演的爱情电影《匆匆那年》中饰演天性聪明,活泼阳光,乐观自信的大男孩陈寻;同年,在主演的古装剧《风中奇缘》中饰演英姿飒爽、潇洒不羁的卫无忌。
2015年,主演由林超贤执导的青春热血动作片《破风》上映,在片中饰演的专业自行车运动员仇铭;8月12日,主演的动作片《危城》在中国内地上映,他在片中饰演放荡不羁,不按常理出牌的押镖镖师马锋;11月6日,主演的都市爱情电影《剩者为王》上映,彭于晏在片中饰演率真阳光的大男孩马赛;同年,与章子怡合作拍摄了爱情电影《爱">奔爱》,在片中饰演在寿司店工作,执着于爱情的暖男厨师冯裕健;随后,他还参演了由张艺谋执导的魔幻电影《长城》,在片中饰演无影禁军中的将领吴将军。
2016年2月,彭于晏主演许鞍华执导的动作剧情片《明月几时有》,在片中饰演智勇双全、骁勇善战的神枪手刘黑仔;9月30日,其主演的动作警匪片《湄公河行动》上映,并在片中饰演沉稳老练、处变不惊的中国缉毒情报员方新武;同年,凭借主演的爱情电影《破风》提名第16届华语电影传媒大奖观众票选最受瞩目男演员奖。
2017年1月28日,主演的轻喜剧《乘风破浪》在中国上映,在片中首次出演父亲角色,并饰演热血善良、热爱摩托车的上海小镇青年徐正太,该片票房突破10亿元,凭借该剧提名第12届华语青年影像论坛年度新锐男演员奖;7月13日,主演的古装神话动作片《悟空传》上映,他在片中饰演叛逆追求自由的猴子孙悟空,而该片在上映后则取得了接近7亿人民币的票房成绩;同年,凭借主演的动作警匪片《湄公河行动》提名第24届北京大学生电影节最佳男演员奖。
2018年7月13日,主演的动作喜剧电影《邪不压正》上映,彭于晏在影片中饰演习武少年李天然。2019年,参演由许鞍华执导的电影《第一炉香》;8月30日,出演的剧情片《深夜食堂》上映,彭于晏在片中饰演健身教练;随后,与王彦霖等人合作主演林超贤执导的海上救援题材电影《紧急救援》,在片中饰演紧急救援队队长高谦;10月30日,彭于晏参演的纪录片《海龟奇“援”》发布。
2020年1月24日,在2020年中央广播电视总台春节联欢晚会上与甄泽权、彭昱畅、吴磊表演魔术《层出不穷》。
彭于晏出生于单亲家庭,自小父母离异,13岁随家人移民加拿大。
工作忙碌的彭于晏总是不忘享受和家人相处的时间,拍摄间隙都会带著妈妈出去旅游。2002年暑假外婆过世,彭于晏为奔丧回到台湾。
2005年,参与拍摄董氏基金会防治忧郁症宣导短片《记录》。2008年,受邀出席关怀失亲儿的“用爱灌溉微笑”公益活动,并担任公益大使。2009年,担任至善基金会爱心大使,到越南关怀贫困儿童,还认养了两个女儿;同年,首度与KIEHL‘S合作,以爱心大使的身份正式加入关爱孤独症儿童慈善捐助计划。
2010年,参与由陈建州、范玮琪发起的一项关于关爱弱势病童的公益计划《LoveLife》,并参与公益广告和记录片的拍摄,他还经常带着妈妈一起去病房看望小朋友,跟小朋友互动,带甜甜圈给小朋友吃。
2011年,出席张老师基金会关怀青少年公益活动并担任代言人。2013年,与郭采洁一同担任第23届饥饿三十代言人,并前往东非的肯尼亚进行为期一周的关怀之旅。
2018年12月,彭于晏作为野生救援公益大使,进行了名为“BetweentheSeaandShore”海龟保护纪录片的拍摄工作。
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彭于晏是一个家教很好、很有幽默感,工作时认真敬业,很好相处、讨人喜欢的大男孩。因为他很小就在加拿大念书,所以他没有大城市中长大的孩子身上那种过于自信,或者是过于自卑的状态,他是一个很纯朴的人。因为他阳光,人反应很快,所以会让人觉得他很好亲近。
彭于晏是一种很动人并且很特别的存在。他有一种分解紧张工作气氛的特质,与他合作的过程中,他常能让人不自觉的感到轻松,让人自然而然地感染他那份自在的快乐。但在他如阳光般灿烂的外表下,他也有一个深沉的内在,对于自己所接的每个戏、每个角色,都用自己最大的力气、全部精神扮演好,把工作做好。
彭于晏阳光、帅气、真挚、幽默,从他的言谈中,会发觉他的谦逊与善学。彭于晏很健谈,待人和和气气。