2004年，参演首部电影《十七岁的天空》，凭借周天财一角获得第41届金马奖最佳新人奖 ，和第5届华语电影传媒大奖“最佳新演员”“最佳男演员”提名 。2006年，凭借《圣棱的星光》，获第41届台湾电视金钟奖“戏剧节目最佳男主角奖”提名 。2007年4月，与周迅、吴彦祖主演电影《明明》 。2009年，与陈柏霖、童瑶主演改编自日本青春爱情小说的电影《台北飘雪》，陈柏霖和童瑶在片中饰演一对情侣 。2010年，参演电影《一页台北》，在剧中与张孝全是情敌 ，该片获得第60届柏林电影节最佳亚洲电影奖 ；10月，与徐若瑄主演电影《背着你跳舞》上映 。2011年，参演首部电视剧《倾世皇妃》，饰演杀手刘连曦 ；11月，与林志玲、陈坤等主演的电影《幸福额度》上映 ；12月参演电视剧《前男友》，凭借赖志明一角获第47届台湾电视金钟奖戏剧节目最佳男主角奖提名 。2012年2月，与陈怡蓉、郭采洁主演偶像剧《向前走向爱走》，饰演杜天泽 一角 。2013年2月，与郭采洁主演电影《大尾鲈鳗》在台湾上映四天，票房破八千万台币，打破《那些年，我们一起追的女孩》纪录 ；8月，主演的电影《总铺师》上映 ；同年拍摄唐嫣主演电视剧《千金女贼》，饰演20世纪30年代的阔少盛介文 。2014年杨佑宁在在伊能静首次跨界执导的电影作品《我是女王》中饰演TONY，与宋慧乔、陈乔恩、邬君梅、伊能静、窦骁、郑元畅、姜武、秦昊等明星阵容联袂主演。 2014年在电影《朝内81号》 中饰演霍连齐；2015年主演电影《风中家族》 ，在电影《太平轮》 中饰演盛鹏；同年，作为主演参与电影《新步步惊心》的拍摄，定档于2015年8月20日上映 。加盟电影《寒战2》 。2016年4月28日，与林心如主演的《魔宫魅影》全国公映。 7月8日，与郭富城、彭于晏主演警匪电影《寒战2》上映。