1994年,因在中国大陆首部音乐风情电视剧《一路等候》中出演青年歌手王皓而出道。2000年,参演古装推理剧《少年包青天》,饰演庐州才子公孙策;同年,与李小璐合作出演都市医护偶像剧《都是天使惹的祸》,饰演医学院研究生邵建波;主演古装足球剧《一脚定江山》,饰演文武全才,有情有义的柳复生,并第一次为自己主演的电视剧献唱片头曲《明天在我手》。
2001年,参演古装剧《少年包青天2》,继续饰演公孙策;在古装轻喜剧《皇朝太医》中饰演反派角色农草堂;出演了爱情喜剧《爱情宝典》和爱情剧《海洋馆的约会》。2012年,与果静林合作主演悬疑电影《黑暗中的救赎》,饰演身负贩毒和谋杀双重罪名的重刑犯林雨。
2002年,同吴奇隆合作出演古装剧《名捕震关东》,饰演四大名捕老大冷血。2003年,主演警匪谍战《危情24小时》,饰演反恐特警刘铮;同年9月,获得韩国中国偶像网最受韩国观众喜爱的中国男演员称号。
2006年,主演情感剧《生死兄弟》,饰演关昊;主演家庭生活剧《孩子你在哪里》,饰演谷为民;与江珊合作主演年代悬疑剧《数风流人物》,饰演正义阳刚的刑侦警察汪卫明。
2007年,与苗圃合作主演家庭伦理剧《婚内外》;与李冰冰合作出演大型企业文化音乐电视片《康美之恋》;参演拍摄抗日战争剧《那些迷人的往事》,饰演女主于抗美的丈夫杨志西;参演动作电影《集结号》。2008年,参与拍摄抗战剧《父亲的战争》;主演爱情剧《都叫我三妹》;同年,出演喜剧片《A面B面》。
2009年,参演古装喜剧片《熊猫大侠》;之后开始转向幕后参与制作悬疑剧《寻找证人》并成立了任泉工作室;参演传记历史片《孔子">孔子》,饰演孔门十哲之一颜回,并获得了第19届金鸡百花电影节最佳男配的提名,该片于2010年1月22日全国上映。
2010年,在1月2日首播的古装穿越玄幻剧《神话》中饰演考古专家,男主的哥哥易大川;同年,参演抗战剧《新亮剑》,饰演八路军独立团政治委员赵刚,后升任为军政委。
2012年,与阎娜合作主演家庭伦理剧《放开我的手》,饰演医生苏挺;参与制作并客串了武侠剧《笑傲江湖》;6月,参演悬疑片《黑暗中的救赎》;同年,担任都市家庭剧《儿女的战争》制作人;同年,获得第3届乐视影视盛典年度明星制作人奖以及获得第1届安徽卫视亚洲偶像盛典明星制片人奖。
2013年2月1日,与张榕容合作主演的恐怖影片《女蛹》上映,在片中饰演师生恋中的斯文教授骆嘉;7月28日,获得第2届安徽卫视亚洲偶像盛典最佳跨界艺人奖。2014年,参与录制了中国首档青年思想秀《青年中国说》,作为特邀嘉宾。
2015年11月27日,在微博上宣布任泉工作室正式解散。2016年3月17日在微博发出消息宣布息影,以后把全部精力投放到商界。2017年,与李冰冰共同担任湖南卫视纪实节目《向往的生活》第九期的主要嘉宾。
2007年,参加由央视电影频道《光影星播客》栏目和中国扶贫基金会举办的明星慈善夜并花5万拍下汤唯旗袍用于慈善事业;参加由国家广电总局电影局主办、电影频道承办的2008新春电影音乐会,在北京梅兰芳大剧院进行录制,给正遭受雪灾的灾民现场捐出2万,并演唱了励志电影《老港正传》的主题曲《星光伴我心》。2012年7月9日,参加在北京举行的基金会慈善活动。2013年6月,参加节目《公益中国》,关注自闭症群体。
2006年,当选中华环境保护基金会第五届绿色使者。2012年,当选“母亲水窖”形象宣传大使并参加“母亲水窖”在京人民大会堂举行了饮水安全总结推进会议。2014年,当选任首届中国食品安全公益微电影节形象大使。
2018年,任泉成为中国版SpaceX的助力者和推动者,以投资人的身份现身发射场见证火箭升空。
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