2004年，阮经天首度参演偶像剧《米迦勒之舞》，饰演个性乖戾、经历曲折的天才舞者Ghost并受到了导演钮承泽的关注。 2005年，阮经天出演三立偶像剧《绿光森林》，饰演第二男主角靳元方，片中饰演了一位从一而终守候女主角、不求回报的小提琴家。但拍摄时与女主角刘品言传出绯闻，因此被电视台雪藏。 2006年，在《花样少年少女》中饰演专与男主角（吴尊）作对、口硬心软的跳高选手申乐。 2007年初，偶像剧《热情仲夏》开播，阮经天在剧中饰演木讷搞笑的高中剑道社社长周乔杉。 同年，出演了导演钮承泽的疗愈系偶像剧《我在垦丁天气晴》，阮经天在片中饰演两位男主角之一单亲家庭长大的插画家郭绍南。成为钮承泽的“四大弟子”之一，并与同片演员彭于晏、张钧甯结为好友。 2007年，与彭于晏合演电影《六号出口》，饰演热爱滑板的天才黑客Vance，整天与死党一起追求新的刺激，反映现代年轻人的迷思与迷茫。同年，在电影《神选者》中饰演阿建（未上映）。 2008年初，阮经天与陈乔恩主演三立电视台偶像剧《命中注定我爱你》，饰演个性幼稚优柔但为人善良 的年轻企业家纪存希，这是阮经天出道以来首度担任第一男主角。播出第十三集的《命中注定我爱你》时，拍摄场景搬移到上海，单集最高分段收视率也再度创下13.64%的新高，表示台湾当地共有377万人同时收看。该剧也获得国际媒体《华尔街日报》的专题报道。 《命中注定我爱你》获得美国媒体华尔街日报的报道。 并以全剧平均收视7.45%、单集最高分段收视13.64%的成绩收官，打破了2005年《王子变青蛙》保持了三年的纪录，创造了台湾偶像剧的收视纪录。《命中注定我爱你》入围“第43届金钟奖”的六项提名，并获得“戏剧节目奖”和“节目行销奖”。阮经天以22,989,720次的百度网页和视频搜索量获得了百度娱乐沸点2008年度盘点“最热门偶像演员”。2009年1月4日，由阮经天担纲的另一部偶像剧《败犬女王》上档，第 一集便开出平均收视4.03的红盘，又屡次刷新收视记录，于2009年5月31日以单集平均7.35的收视收官。 《败犬女王》在2009年台湾电视金钟奖获得包括“戏剧节目奖”和“最佳导演奖”等六项提名，阮经天所主演的三部电视剧（《我在垦丁天气晴》、《命中注定我爱你》、《败犬女王》）全部获得“最佳戏剧奖”和“最佳导演奖”的提名。 阮经天和杨谨华主演三立电视台偶像剧《败犬女王》，连续21周获得同时段收视率第一。 在2009年开拍的由钮承泽执导，李烈监制的台湾电影《艋舺》中，阮经天饰演一个1980年代晚期台北艋舺的一个高智商，个性内敛冷静的黑社会分子何天佑（和尚），并随片赴法国戛纳影展参与宣传。《艋舺》为一部描述早期万华地区黑道势力故事电影。这是一部有着黑帮背景的青春动作片，是一段青春记事。 《艋舺》于2010年2月5日春节档期在台湾上映，上映不到10天，台湾票房冲破约1亿5千万元新台币，成为首周票房冠军，更创下台湾本土电影史首周票房纪录。 2010年10月1日，阮经天凭借《艋舺》入围第47届金马奖最佳男主角，是台湾地区唯一一位入围的男艺人； 2010年11月20日凭借该片获得第47届金马奖最佳男主角。 2012年2月14日，由钮承泽导演，赵薇、舒淇、阮经天、赵又廷、彭于晏等主演的爱情电影《LOVE》上映，阮经天出演了“口吃处男”一角。 2012年12月20日，由刘伟强执导的电影《血滴子》上映，其中阮经天、黄晓明、李宇春、余文乐、井柏然、蒲巴甲、周一围等担任主演，阮经天饰演血滴子队长冷。 2014年9月5日，阮经天主演的电影《军中乐园》在台湾上映。 12月，阮经天搭档Angelababy、郝蕾、热依扎等出演《谋杀似水年华》，2015年3月杀青。 2015年1月16日，阮经天主演的电影《暴走神探》在中国大陆上映。 同年参演的爱情电影《恋爱中的城市》于8月20日上映。 11月21日，担任CCTV《了不起的挑战》节目主持人。 2016年，主演的爱情悬疑电影《谋杀似水年华》定档情人节 。；同年加入腾讯视频的《约吧大明星》栏目担任万事屋的社长 。2016年4月16日，第六届北京国际电影节开幕，阮经天携新片《纽约纽约》亮相。