吴镇宇是于1986年凭演出《靓妹仔3之午夜丽人》而进入电影圈。在电影圈早期，吴镇宇几乎都只能出演一些小角色。
1992年，饰演《绝代双骄》的头号反角江玉郎。
1993年客串周星驰的《唐伯虎点秋香》中的四大才子之一文征明。
1994-1995年，他与黄子华、李婉华合作，主演了舞台剧《撞板风流》
1996年的客串《基佬四十》，同年吴镇宇参演了由郑伊健、陈小春主演的《古惑仔之人在江湖》。
1997年，出演《难兄难弟》，年先后与刘青云拍挡，主演了杜琪峰导演的《一个字头的诞生》以及电影《高度戒备》。并且《一个字头的诞生》这部电影，获得了1998年电影金紫荆奖最佳男配角奖。
1998年与吴君如、方中信等合作电视剧《古惑仔》，饰演黑帮角色靓坤。1998年，他执导了自己的第一部作品《9413》。
1999年，主演了叶伟信导演的《爆裂刑警》。同年，主演了杜琪峰导演的《枪火》。
2000年，凭借《公元2000》里一个出场了10分钟的在客串演员表的配角，他拿下了当年香港金像奖的最佳男配角奖和金紫荆奖最佳男配角奖。
2001年在第七届香港电影评论学会大奖颁奖礼上获得最佳男演员奖。
2003年，重回无线，接拍了无线台庆剧《冲上云霄》。2003年，吴镇宇凭借《无间道Ⅱ》倪永孝的角色，被第二十三届香港电影金像奖最佳男主角提名。
2010年出演的电影《西风烈》中吴镇宇饰演杀手。
2012年3月1日《疯狂的蠢贼》首映，吴镇宇亲赴北京四家影院宣传造势。2012年与周润发合作，出演《大上海》中茅载一角。
2013年，吴镇宇十年重返荧屏的电视剧《冲上云霄2》在香港开播以后，以全剧平均31点，大结局平均38点的收视率成为2013年度香港电视剧收视冠军。
2014年主演的电影《京城81号》中分饰两角，内地总票房超过4亿，并以平均每周1.3亿的成绩成为国内惊悚片票房冠军。同年，吴镇宇携子参加湖南卫视综艺节目《爸爸去哪儿2》。节目开播后，吴镇宇一直占据“人气爸排行榜”第一的位置。
2015年4月30日，参演的电影《爱我就陪我看电影》于4月30日上映。5月19日，主演的《土豪520》在京举办首映礼，电影于5月21日正式上映。主演贺岁喜剧《恶人报喜》。9月，吴镇宇携保剑锋、姜潮、王铮亮等六位明星嘉宾亮相出席安徽卫视在京举办明星职场体验节目《你好，菜鸟》发布会。
2016年5月6日，主演的电影《判我有罪》上映。11月30日，深圳卫视2017优质资源推介会上发布了第二季《闪亮的爸爸》的阵容，吴镇宇携手张晓龙、白举纲、张皓宸成为当季的明星爸爸阵容。
2017年，主演《脱皮爸爸》，与古天乐携手演绎别样父子，并因此获第三十六届香港电影金像奖最佳男主角提名。
