2013年,在宁财神编剧的古装喜剧《龙门镖局》中饰演“山鸡”一角,正式进入演艺圈;同年9月,参演由李立群、邓萃雯等人主演,蒋家骏、查传谊执导的近代革命题材电视剧《风雷急》,在该剧中饰演男二号方俊生;随后,参演3D科幻喜剧片《不可思异》,在影片中饰演一个放高利贷的讨债人威廉,这是其首部电影作品,并于2015年4月上映。
2014年3月,参演的奇幻惊悚题材好莱坞电影《绝命航班》上映,尹正在片中饰演考古学家万虎一角;同年9月,主演的悬疑推理电影《女生宿舍》在中国上映,尹正饰演愿意为爱放弃一切,即使是正义也愿意抛弃的民国痴情男邹志勇;随后,主演的浪漫爱情喜剧《换爱七日》上映。
2015年8月,主演校园励志电视剧《红色青橄榄》,首次担任男主的尹正在剧中饰演海归教师班主任郎兴;9月,因在喜剧电影《夏洛特烦恼》中饰演学霸袁华再度走进观众视野;10月,因在悬爱侦探剧《他来了,请闭眼》中饰演的傅子遇一角,在第19届华鼎奖中国百强电视剧满意度调查发布颁奖盛典中获得“最佳新锐演员”的称号,并在“亚洲影响力东方盛典”中获得影视势力飞跃演员奖;随后,主演青春幽默喜剧《乌鸦嘴女郎》饰演宅男科学家乔慕渔一角。
2016年3月,参演玄幻神话偶像剧《山海经之赤影传说》;同年9月,民国谍战电视剧《麻雀》在湖南卫视播出,尹正在其中饰演阴险又多变的反派苏三省,并凭借该角色获得国剧盛典观众最喜爱的角色演员的荣誉;11月,主演的古装喜剧《极品家丁》在优酷播出。
2017年,主演由白一骢编剧的魔幻爱情喜剧《大话西游之爱你一万年》;随后,主演悬疑动作片《大侦探霍桑》。