2000年，出演管虎執導的電視電影《上車，走吧》，這是他的第一部影視作品，獲得2001年度金雞獎“最佳電視電影獎”，這一次刺激與鼓勵，黃渤報考了北京電影學院。2001至2002年，他參演電視劇《大腳馬皇后》《黑洞》《紅樓丫頭》等，飾演的角色多位小角色，在電視《黑洞》的最長台詞只有12個字。2005年，擔任主角出演電視《生存之民工》，演繹民工的北漂生活。2006年，參演甯浩電影《瘋狂的石頭》，電影獲得包括台灣電影金馬獎“最佳原創劇本獎“在內的多個電影大獎，黃渤憑藉滿口青島話的“黑皮”而走紅。2008年，再次參演甯浩的喜劇電影《瘋狂的賽車》。2009年，參演管虎執導的電影《鬥牛》，他展現了“牛二”從不羈到最終妥協，整個無奈的過程轉折。奪得第46屆台灣電影金馬獎和第17屆北京大學生電影節“最佳男主角”獎、第1屆金榕樹大獎最佳演員獎。2011年，出演電視《民兵葛二蛋》，該劇講述了俠肝義膽、敢作敢為的農民葛二蛋在歷練中成長成為優秀抗日民兵，再從民兵成為合格八路軍戰士的故事，黃渤飾演“葛二蛋”具有土鼈智勇的特點。
2012年4月，參演懸疑喜劇電影《殺生》，獲得第20屆北京大學生電影節最佳男演員獎和第4屆中國電影導演協會年度男演員獎；12月，在徐崢自編自導自演的電影處女作《人再囧途之泰囧》中出演反派“歪脖子”高博，影片上映5天票房突破3億，刷新華語片首周票房紀錄，上映一個月票房達到12億，最終票房12.66億，成為中國電影市場華語片票房冠軍。2013年2月，參演周星馳電影《西遊·降魔篇》，電影以12.46億元票房為2013年內地電影全年票房冠軍；與林志玲合作《101次求婚》，飾演一個隨時隨地“準備求婚”的大齡男青年；3月，與劉燁、張涵予“零片酬”出演《廚子·戲子·痞子》，飾演“賴痞子”；12月，出演電影《無人區》，黃渤在片中飾演一個總是遭遇尷尬的悍匪，首次以光頭造型出現，為了有貼近人物的真實感覺，黃渤在新疆進行了兩個月的“體驗生活訓練”，還去屠宰場練“殺氣”。四部作品累積票房19.1億元，成為2013年的票房冠軍，2013年被媒體稱為“黃渤年”。
2014年9月26日，主演陳可辛打拐電影《親愛的》。9月30日，黃渤與甯浩、徐崢合作的《心花路放》上映6天票房超過6億，刷新了華語電影首周票房以及國慶檔的票房記錄。2014年12月28日，黃渤主演的《鋒刃》在央視一套首播。2015年6月，黃渤和孫紅雷、黃磊、王迅、羅志祥、張藝興加盟東方衞視勵志綜藝真人秀《極限挑戰》節目。2015年11月22日，黃渤主演的商戰傳奇劇《青島往事》登陸央視八套黃金檔播出，飾演“笨小孩”王滿倉。12月18日，與陳坤主演的電影《尋龍訣》上映，票房破10億 ，獲得第19屆華鼎獎最佳男主角獎。
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