1988年，在电视剧《大学》中饰演军医唐格非获的“飞天奖”最佳男主角提名。1991年，联袂蒋丽雯主演电视剧《跑马溜溜的山上》，获中国电视剧飞天奖优秀电视短剧奖。1992年，主演的电视剧《白马》获得第十三届“飞天奖”最佳中篇电视剧三等奖。1993年，在中日合拍电视剧《离别广岛的日子》中饰蒙古硬汉塔拉，该剧在日播出后获日本放送大奖；获得第十四届全国电视剧飞天奖长篇电视连续剧三等奖；2001年，凭借电影《一曲柔情》画家陆放一角获“中国电影家学会奖”最佳演员奖提名。2002年，与廖京生、张延、王志飞担纲主演电视剧《导弹旅长》，饰演男一号导弹旅长江昊，该剧获得第十五届全军“金星奖”长篇电视剧一等奖、第24届“飞天奖”长篇电视剧三等奖和第21届中国电视“金鹰奖”长篇电视剧优秀作品奖。2005年1月，与陈宝国、归亚蕾主演的历史正剧《汉武大帝》播出，陈剑民在剧中饰演大将军卫青一角，该剧获得第25届“飞天奖”长篇电视剧二等奖。2006年2月，在胡玫执导的电视剧《乔家大院》中饰演“大掌柜”潘为严一角；参演石钟山激情三部曲之一的《玫瑰绽放的年代》，饰演男主角邱云飞。2008年，参演电视剧《大河风歌》，饰演音乐系教授、作曲家方舟；6月，与贾一平主演的中国海军军旅题材电视剧《旗舰》中央电视台一套黄金时间播出，饰演军人陈建军，该剧获得第21届全军电视剧“金星奖”一等奖。2010年，与吴秀波、林永健联袂主演谍战剧《黎明之前》，饰演代号“水手”的中共地下党上海特工领导人段海平。2012年，主演电影《先遣连》。同年2月6日，参加“2012年中央电视台元宵晚会”，与胡月共同献唱了歌曲《五哥放羊》。2013年，参与拍摄历史剧《王阳明》，饰演第一男主角王阳明。2015年7月1，参演的纪念邓小平同志诞辰110周年的革命历史题材电影《邓小平登黄山》上映。2019年，参演的电视剧《陈情令》播出。
