1997年，佟大為考入上海戲劇學(xué)院表演系。1998年，佟大為首次出演電視劇《嫂娘》，1999年參演《世紀(jì)人生》，2000年參演《都是天使惹的禍》，2001年，參演電視《海洋館的約會(huì)》、《少年包青天2》，參演電影《我愛你》、《一百個(gè)小偷》。 ?

　　2003年出演《玉觀音》，飾演楊瑞，并憑借《玉觀音》獲第22屆中國電視金鷹獎(jiǎng)觀眾喜愛的電視劇男演員獎(jiǎng)，和第五屆中國電視藝術(shù)“雙十佳”獎(jiǎng)。 ?

　　2006年，佟大為出演《奮斗》、《我們無處安放的青春》和《與青春有關(guān)的日子》三部熱門電視。他在趙寶剛執(zhí)導(dǎo)的勵(lì)志愛情電視劇《奮斗》中飾演陸濤一角，憑借《奮斗》奪得首屆BTV年度影視盛典“最佳人氣”獎(jiǎng)，以及亞洲偶像盛典00年代經(jīng)典角色。 ?同年參演李玉導(dǎo)演的電影《蘋果》，憑借電影《蘋果》提名第11屆釜山國際電影節(jié)最佳新演員獎(jiǎng)，并于2007年入圍第57屆柏林國際電影節(jié)主競賽單元，角逐最佳男演員獎(jiǎng)。 ?

　　2008年出演電影《赤壁》，2009年出演《大內(nèi)密探零零狗》、《婚姻保衛(wèi)戰(zhàn)》。 ?

　　2011年，出演張藝謀執(zhí)導(dǎo)的電影《金陵十三釵》，憑借《金陵十三釵》榮獲第十二屆華語電影傳媒大獎(jiǎng)觀眾票選最受矚目男演員獎(jiǎng)，《金陵十三釵》入圍第69屆美國電影電視金球獎(jiǎng)“最佳外語片”獎(jiǎng)，佟大為作為主演之一出席金球獎(jiǎng)，被冠以“首位走上金球獎(jiǎng)紅毯的華人男星”。 ? ?2012年參演三部電影：盛志明執(zhí)導(dǎo)的《十二星座離奇事件》、陳可辛執(zhí)導(dǎo)的《中國合伙人》和孫健君執(zhí)導(dǎo)的《富春山居圖》，憑借《中國合伙人》中的文藝青年王陽一角提名金馬獎(jiǎng)“最佳男配角”、亞太影展“最佳男配角”獎(jiǎng)，以及香港金像獎(jiǎng)“最佳男配角”獎(jiǎng)。 ? ?

　　2013年，在電視劇《門第》中飾何春生， ?同年拍攝青春紀(jì)錄片《青春》，以及吳宇森執(zhí)導(dǎo)的電影《太平輪》，飾演佟大慶。 ?

　　2014年3月6日，與宋丹丹主演的都市話題喜劇《我的兒子是奇葩》登陸安徽衛(wèi)視、北京衛(wèi)視、東方衛(wèi)視、深圳衛(wèi)視黃金檔全國首播。 ?

　　2014年7月26日，江蘇衛(wèi)視生活服務(wù)類節(jié)目《非誠勿擾》新一期錄制，演員佟大為接過點(diǎn)評(píng)嘉賓的接力棒，與孟非、黃菡組成新的“非誠合伙人”。佟大為加盟錄制的《非誠勿擾》節(jié)目將會(huì)在8月中旬播出。 ?同年參演陳可辛導(dǎo)演的電影《親愛的》，與趙薇、黃渤合作。于9月25日上映。在這部影片中佟大為飾演的是一個(gè)幫助母親尋回孩子的律師高夏。 ?

　　2015年2月，擔(dān)任《最強(qiáng)大腦》節(jié)目評(píng)審，節(jié)目組特意設(shè)置的兩人Pk明星挑戰(zhàn)項(xiàng)目，要求佟大為、徐靜蕾在限定時(shí)間內(nèi)觀察16幅兩人的經(jīng)典電影劇照，并對(duì)變成馬賽克的劇照進(jìn)行搶答，回答出電影相關(guān)信息 ?。2月18日，參加2015年中央電視臺(tái)春節(jié)聯(lián)歡晚會(huì)，表演開場(chǎng)節(jié)目《四世同堂合家歡》 ?。4月16日，主演的電視劇《想明白了再結(jié)婚》在浙江衛(wèi)視、深圳衛(wèi)視聯(lián)合播出。 ?同時(shí)與黃曉明、楊冪主演的電影《何以笙簫默》于4月30日上映。 ?5月3日，與趙薇主演的電視劇《虎媽貓爸》于5月3日在東方衛(wèi)視播出。 ?同時(shí)參演的喜劇電影《橫沖直撞好萊塢》于6月26日上映。 ?7月3日，與姚笛合作主演的都市愛情劇《我的寶貝》在江蘇衛(wèi)視播出。 ?7月24日，佟大為參與的首檔大型戶外競技類真人秀《真心英雄》在江蘇衛(wèi)視播出。 ?第17屆華鼎獎(jiǎng)中國電視劇滿意度頒獎(jiǎng)盛典8月9日在上海世博中心舉行，佟大為獲得中國百強(qiáng)電視劇最佳男主角 ?。10月8日傷情暖愛都市大劇《如果可以這樣愛》開機(jī)，佟大為飾演男主角耿墨池 ?。佟大為加盟湖南衛(wèi)視第四季度原創(chuàng)節(jié)目《一年級(jí)》大學(xué)季。 ?

　　2016年，主演電視劇《人間至味是清歡》 ?。