2005年6月，主演了改编自张小娴作品的都市情感剧 《如果月亮有眼睛》，这也是他的首部作品 。2007年5月，在陆毅主演的描写抗日地下斗争的《夜幕下的哈尔滨》中饰卢守全 ；8月，拍摄以牟氏庄园真实的历史背景为创作基础的作品《牟氏庄园》，梁大维扮演了牟五爷的儿子“牟才” 。2008年3月，主演了反映清朝著名政治家、文学家、书法家,“三代帝王师”祁隽藻生平的古装剧《天地民心》，在该片中出演“怪才”张牧 ；11月，主演了青春励志电影《王子雄兵》，扮演富家子弟王梓 。2009年3月，在古天乐、黄奕主演的贺岁电影《一路有你》中饰张和 。2012年3月，拍摄了改编自电影的《大兵小将》，在剧中挑大梁饰演“大反派” 。2013年9月，参演了李大为执导的讲述中华民族先祖开创纪元的历史剧《英雄时代》 。2015年2月，在周琳皓执导的中国首部奇幻题材网络剧《执念师》中饰拥有执念超能力的开锁名将 ；3月，与郭京飞搭档，主演了悬疑探案剧《暗黑者》，饰理财师薛天 ；9月，参演电影《追爱大冒险》，这也是梁大维首次担任电影男一号的角色 。2016年，参演电视剧《金水桥边》 。电视剧《热血学院》9月2日开机 。