2007年，黄轩在剧情电影《地下的天空》中饰演男主角丁井生，正式进入演艺圈；同年，黄轩在北京电视台《红楼梦中人》演员选秀活动中获得宝玉组五强 ，并于2008年在古装情感剧《红楼梦》中饰演薛蝌一角。[3][4] 2011年-2014年间，黄轩先后出演了谍战剧《黎明前的暗战》，惊悚悬疑电影《青魇》的男主角郝冬，《黄金时代》中的骆宾基，剧情电影《推拿》和年代剧《红高粱》，其中，黄轩凭借《红高粱》获得“国剧盛典”年度飞跃男演员奖。[5][1][6]2015年，在古装传奇剧《芈月传》中饰演黄歇、魏丑夫，并在同年获得“第10届华语青年影像论坛”新锐男演员奖。[7]2016年，主演职场电视剧《亲爱的翻译官》，平均收视率达2.048%，该片改编自缪娟的小说《翻译官》，讲述了法语系硕士乔菲在翻译天才程家阳的指导下，成长为高级翻译，两人也从欢喜冤家变成亲密爱人的故事，成为当年全国年度电视剧收视冠军；[8][9]又在同年凭借电视剧《女医·明妃传》获得“第三届文荣奖”最佳男主角奖。[10][11][12] 2017年，黄轩出演陈凯歌导演的贺岁奇幻电影《妖猫传》中的白乐天，该片改编自日本魔幻系列小说《沙门空海之大唐鬼宴》，上映两周内就收获了五亿票房。[13][14]同年12月，主演由冯小 刚执导，严歌苓编剧的电影《芳华》，该片根据严歌苓同名小说改编，刚上映两周票房就突破十亿人民币。[15][16]2018年9月，获得第6届“十大华语电影”年度男演员奖。[17]2019年，他入选2019福布斯中国100名人榜[18]。2020年，黄轩名列《2020福布斯中国名人榜》第48位。[19]2021年，领衔主演脱贫攻坚剧《山海情》。[20]同年，黄轩主演的电影《1921》上映，献礼建党百年。[21]2022年，黄轩凭借《山海情》分别获得第33届飞天奖优秀男演员提名和第31届金鹰奖最佳男主角提名。[22][23]2023年黄轩主演了古装悬疑剧《天启异闻录》，同年主演的电视剧《上甘岭》于2023年6月16日杀青。2023年9月29日，主演的电影《93国际列车大劫案：莫斯科行动》上映。[24]2024年5月13日，黄轩主演的现实主义题材电影《来福大酒店》曝光定档预告及海报，电影定档于同年6月8日上映。[25]