2007年，与邓超、车晓联袂主演都市情感剧《钻石王老五的艰难爱情》，在剧中饰演女主角林雨馨的初恋男友郝良，这是他的首部电视剧作品，从而正式进入演艺圈。
2008年，在话剧《故去的亲人》中饰演亨利·斯雷特。
2009年，与张默、严晓频、杨烁共同出演都市伦理剧《孽债2》，在剧中饰演吴观潮和杨绍荃的儿子安永辉；8月21日，与郭富城、郝蕾、张铁林合作主演的剧情电影《白银帝国》上映，在片中饰演聪慧能干的康四爷，这是他的首部电影作品。
2010年，参演王茜华、张少华主演的家庭情感剧《全家福》，在剧中饰演张红秀的儿子刘俊峰，与王茜华饰演一对母子。
2011年，其主演的谍战电影《谍影柔情》上映，在片中饰演日本少佐江口义明，这是他首次在影视作品中担纲男主角；10月22日，由赵宝刚执导的都市情感剧《男人帮》首播，杜江在剧中饰演莫小闵的同事王楠；此外，他还与董维嘉搭档主演了青春励志情感电影《上海日记》，在片中饰演男主角全小良。
2012年，与王志文、张国立共同出演的都市商战剧《青瓷》首播，在剧中饰演张仲平的外甥、周辛然的男友徐艺；8月16日，与李晨、马苏、杜淳共同出演的都市情感励志剧《北京青年》播出，在剧中饰演农庄老板高军；同年，参演宋丹丹主演的家庭伦理剧《老米家的婚事》，在剧中饰演李南北的员工甄雨。
2013年，与霍思燕、张晓龙、陈紫函共同出演的都市情感励志剧《爱情面前谁怕谁》首播。
2014年，与任重、张俪、张铎、王阳联袂主演的医疗情感剧《青年医生》首播，在剧中饰演急诊科实习医生赵冲，并参与演唱了该剧的主题曲《爱之声》。
2015年，与李晨、霍思燕、于越领衔主演的都市励志剧《草帽警察》在CCTV-8上星播出，在剧中饰演看似放荡不羁、实际上却很痴情的富二代沈永年，该剧是他与妻子霍思燕的定情之作；同年，与儿子杜宇麒作为固定嘉宾参加浙江卫视明星亲子互动真人秀节目《爸爸回来了第二季》的录制。
2016年，其主演的都市喜剧电影《高跟鞋先生》上映，在片中饰演宅男游戏设计师杭远，并凭借在该片中的反串表演获得了乐视生态共享之夜“最佳女演员”奖；6月，与霍思燕、王志飞、何赛飞联袂主演的都市情感剧《再见，老婆大人》上星播出，在剧中担纲男主角，饰演乐摩装饰的设计总监赵天材；同年，与霍思燕、吴秀波领衔主演都市情感剧《北京遇上西雅图》，在剧中担纲男主角，饰演月子中心老板娘宗姐的儿子林诺言，与金燕玲饰演一对母子；10月20日，获得网易时尚跨界盛典年度最具魅力男明星奖；12月16日，与葛优、章子怡、浅野忠信共同出演的悬疑谍战电影《罗曼蒂克消亡史》首映，在片中饰演陆先生的手下童子鸡。
2017年，与霍思燕获得首届微博时尚盛典年度最具时尚影响力CP奖；同年，与儿子杜宇麒作为固定嘉宾参加芒果TV亲子户外真人秀节目《爸爸去哪儿第五季》的录制，并参与演唱了该节目的主题曲《爸爸去哪儿》；12月8日，获得“商业星力量巅峰人物年度盛典”年度吸引力明星奖；12月28日，获得腾讯娱乐白皮书综艺年度之星奖。
2018年，与张译、黄景瑜联合主演的动作电影《红海行动》上映，在片中饰演蛟龙队副队长兼爆破手徐宏，并参与演唱了同名主题曲《红海行动》，该片最终取得了36亿元的票房成绩，而他则凭借该片获得了第34届大众电影百花奖最佳男配角奖、第1届海南岛国际电影节年度男配角奖；同年，为动画电影《暹罗决：九神战甲》中的主人公奥特配音；5月29日，主演电视剧《烽火连城决》播出，饰演林海；9月，参加中央电视台中秋晚会；11月9日，与周迅、秦昊联袂主演的爱情电影《你好，之华》上映，在片中饰演袁之华的丈夫周文涛。
2019年，与王景春、咏梅主演的剧情电影《地久天长》在中国内地上映，在片中饰演沈英明与李海燕夫妇的儿子沈浩；3月，其主演的电影《中国机长》杀青；5月1日，其参加的《“中国梦·劳动美”——2019五一“心连心”特别节目》在CCTV-1播出，与霍思燕合唱歌曲《小梦想，大梦想》；8月1日，与黄晓明、谭卓等合作主演的电影《烈火英雄》上映；8月7日，参加CCTV-3七夕特别节目《天下有情人》，与霍思燕、秦凯、何姿共同演绎了情歌串烧；9月30日，主演的电影《我和我的祖国》上映。
2020年，在中央广播电视总台2020央视网络春晚中，参演朗诵节目《追梦火焰蓝》和歌舞节目《渴望光荣》。1月24日，杜江与乌兰图雅、凤凰传奇、王鸥、魏大勋在2020年中央广播电视总台春节联欢晚会上表演歌舞《锦绣小康》。5月1日，参加中华全国总工会和中央广播电视总台共同举办的《中国梦·劳动美——致敬劳动者五·一特别节目》，与刘烨共同献唱了歌曲《时代号子》。9月30日，参加2020央视国庆晚会《“中国梦·祖国颂”——2020国庆特别节目》，与任达华、童瑶、欧阳娜娜等共同演唱歌曲《我的祖国》。10月9日，电影《惊天救援》宣布主演阵容，杜江领衔主演。
来都来了 2021-4-1 导演刘奋斗 主演范伟、廖凡、佟丽娅
惊天救援2020
中国机长2019-09-30 饰演梁栋 导演刘伟强 主演张涵予、欧豪、袁泉
我和我的祖国 2019-09-30 饰演朱涛 导演陈凯歌、薛晓路 主演朱一龙、惠英红、任达华
决胜时刻 2019-9-20
烈火英雄 2019-08-01 饰演马卫国 导演陈国辉 主演黄晓明、印小天、谭卓
追龙II2019-06-06 饰演周队长 导演王晶、关智耀 主演梁家辉、古天乐
地久天长2019-03-22 饰演沈浩 导演王小帅 主演王景春、咏梅、齐溪、艾丽娅、徐程
来电狂响 2018-12-28
你好，之华2018-11-09 饰演周文涛 导演岩井俊二 主演周迅、秦昊、张子枫
红海行动2018-02-16 饰演徐宏 导演林超贤 主演张译、海清、蒋璐霞、黄景瑜
罗曼蒂克消亡史2016-12-16 饰演马仔 导演程耳 主演葛优、章子怡、浅野忠信
高跟鞋先生2016-02-12 饰演杭远/杭雯 导演陆可 主演薛凯琪、余心恬
谍影柔情2011-03-12 饰演江口义明 导演方芳 主演袁中方、郝婷婷
上海日记2010 饰演全小良 导演梁山 主演董维嘉
白银帝国2009-08-21 饰演康四爷 导演姚淑华 主演郭富城、张铁林、郝蕾
北京遇上西雅图2019 饰演林诺言 导演潘镜丞 主演霍思燕、金燕玲、秦沛
烽火连城决2018-05-29 饰演林海 导演周耀杰 主演蒲巴甲、林源、齐奎、申军谊
猎场 2017-11-6
再见，老婆大人2016-05-17 饰演赵天材 导演王晓明 主演霍思燕、王志飞、何赛飞
极品女士第四季 2015-10-14
草帽警察2015-02-12 饰演沈永年 导演杨亚洲 主演李晨、霍思燕、乔红、于越
青年医生2014-11-18 饰演赵冲 导演赵宝刚 主演任重、张俪、张铎、王阳
爱情面前谁怕谁2013-09-28 饰演瑞丽男人 导演卢伦常 主演霍思燕、陈紫函、张晓龙、刁雪
老米家的婚事2013-05-22 饰演甄雨 导演赵晨阳 主演张洪杰、宋丹丹、姜妍
北京青年2012-08-16 饰演高军 导演赵宝刚 主演李晨、杜淳、马苏、姚笛
青瓷2012-06-04 饰演徐艺 导演李骏 主演张国立、王志文、王海燕、韩雨芹
男人帮2011-10-22 饰演王楠 导演赵宝刚 主演孙红雷、王珞丹、黄磊、汪俊
全家福2010-09-15 饰演俊峰 导演刘新 主演王茜华、张少华、苇青、普超英
孽债22009-03-04 饰演安永辉 导演梁山 主演姚笛、赵有亮、张默
艰难爱情2007-12-06 饰演郝良 导演田有良 主演邓超、车晓、刘芸
爱之声 2014
我是不是该安静的走开 2016
爸爸去哪儿 2017-09-08
红海行动 2018-01-10 电影《红海行动》主题曲
2018 第34届大众电影百花奖最佳男配角奖 红海行动 （获奖）
2019 第11届澳门国际电影节最佳男配角奖 烈火英雄 （提名）
2018 第1届海南岛国际电影节华语电影荣誉推选单元年度男配角奖 红海行动 （获奖）
2020 2019年度电影频道M榜最佳正气形象 中国机长、我和我的祖国、烈火英雄 （获奖）
2017-12-28 腾讯娱乐白皮书综艺年度之星奖 （获奖）
2017-12-08 商业星力量巅峰人物年度盛典年度吸引力明星奖 （获奖）
2017-08-31 微博时尚盛典年度最具时尚影响力CP奖 （获奖）
2016-10-20 网易时尚跨界盛典年度最具魅力男明星奖 （获奖）
2016-04-13 乐视生态共享之夜“最佳女演员”奖 《高跟鞋先生》 （获奖）
2019-10-29 第32届东京国际电影节最具实力演员奖 烈火英雄 （获奖）
2019-11-02 最佳男演员 （获奖）
杜江具有可塑性极强的外型、爽朗的个性、扎实的基本功。他在电视剧《青年医生》中，以轻松自然的表演方式将“赵冲”的青春不羁与宽广胸怀完美演绎，展现了其富有质感的演技与掌控能力，他也因此获得肯定。而在电影《高跟鞋先生》中，杜江无论是女装扮相时大胆展现超模般的自信美艳，还是男装时又将一个唯唯诺诺、畏首畏尾的程序员表现得淋漓尽致，他所塑造的角色形象深深打动不少观众，并引发强烈共鸣。作为演员，杜江塑造了众多形象鲜明的角色，在电影《罗曼蒂克消亡史》中所塑造的“童子鸡”令人印象深刻。除演戏之外，杜江在演唱歌曲《爱之声》时，不仅节奏把握得很好，情绪诠释也很到位，且领悟力很高；此外，在一组时尚写真中，杜江身着帅气西装，尽显轻熟型男风范（北方网、腾讯、凤凰网、新浪评）。
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