2001年，裴秀彬参演由金允熙、金英浩主演的伦理电影《交换温柔》出道，随后开始了在中国的活动，期间因王家卫推荐进入北京电影学院进修。 2002年，裴秀彬与段奕宏、李光洁、矢野浩二主演了中国电视剧《记忆的证明》，饰演青年萧汉生。 2004年，裴秀彬参演了由崔秀宗、蔡时罗、宋一国、秀爱、李沇熹主演的历史剧《海神》。 2005年，裴秀彬与朴施厚、尹多勋、李素妍主演了爱情剧集《我们结婚吧》，饰演郑载俊。 2006年，裴秀彬参演了由宋一国、韩惠珍、金承洙、全光烈、吴妍秀、甄美里主演的历史剧《朱蒙》，饰演司勇，该剧最高创下51.9%的收视率。 2008年，裴秀彬参演了由文根英、朴信阳、文彩元、柳承龙主演的古装电视剧《风之画员》，饰演正祖大王李算，因此荣获2008SBS演技大赏新明星奖。 2009年，裴秀彬与李素妍主演了SBS月火剧《天使的诱惑》，饰演复仇丈夫申贤宇； 随后，参演了由韩孝珠、李胜基主演的爱情电视剧《灿烂的遗产》，饰演朴俊世，该剧最高收视率达47.1%。 2010年，裴秀彬与韩孝珠、池珍熙、李素妍、朴河宣主演了古装剧《同伊》，饰演车天寿，并以此获得香港有线电视2010最佳电视剧人气演员奖（和韩孝珠共同获得）、香港有线魅力男演员奖。 2011年，裴秀彬与李瑶媛、赵显宰、丁一宇、南奎丽、徐智慧主演了爱情奇幻剧《49日》，饰演姜珉浩； 之后，与堀部圭亮主演了传记电影《白瓷之人》，饰演实存人物“李青林”。 2012年，裴秀彬先是与苏幼珍主演了刘智泰执导的首部长篇作品《虎尾兰之梦》，饰演男主角洙英； 随后，参演了根据韩国同名网络漫画改编的电影《26年》，饰演作战团领袖金洙安； 接着又参演了由郑范识、洪志英、金谷、金善和闵奎东合拍的惊悚片《恐怖故事》，主演《韩版灰姑娘》单元。 2013年，裴秀彬参演了由全度妍、李秉宪、金高恩主演的《侠女：刀之记忆》，饰演风天； 之后与池城、黄静茵、李多熙主演了KBS水木剧《秘密》，饰演度勋， 因此角色获得2013年KBS演技大赏男配角奖。 2014年，裴秀彬与朴诗妍、鲁敏宇、严贤京主演了TV朝鲜电视剧《最佳结婚》。 2015年，裴秀彬与张申英主演SBS周末特别企划剧《我心闪亮》。