1998年,郭昊伦出演个人首部电视剧《爱情不是游戏》,开始演艺生涯。同年,担任人物传记电影《孔乙己》男主角。2001年,出演根据冯骥才著小说改编的古装历史剧《神鞭》,饰演洋货店的掌柜杨殿起。2003年,出演人物传记剧《肖劲光大将》。2005年,与印小天,杜若溪合作主演都市爱情剧《小城故事》,饰演温文儒雅,风度翩翩海归唐名俊。2006年2月,与王珞丹,周一围合作主演情感悬疑剧《阳光像花一样绽放》,饰演执着,朴实但却自私的范小康；3月,出演战争悬疑剧《羊城暗哨》,并演唱该剧主题曲《暗夜》；9月,参演古装剧《锦衣卫》,饰演惟利是图,贪财好色的浪荡公子钱宁；同年,客串时尚轻喜剧《律政佳人2》。2007年9月,出演剧情片《我的左手》,饰演孤傲,性格极端的部队班长冯凯。11月,与杜志国,甘婷婷合作主演刑侦剧《夜奔》,饰演为报复不择手段的柴南下。2008年7月,义务出演纪实系列剧《震撼世界的七日》,饰演一名性格刚强激烈的解放军战士王刚；8月,与于娜合作主演励志情感剧《排球女将》,饰演女主角盛小妹的男友。2009年,与王超,王茜合作主演主演刑侦悬疑剧《重案六组3》,饰演嫉恶如仇,睿智正义警司周志斌。2010年1月,主演年代情感剧《红莓花儿开》,饰演人格扭曲,命途多舛的梁卫国。4月,出演抗日战争剧《平原枪声》反一号中村。12月,与尤勇合作主演都市情感剧《医者仁心》,饰演自私,医德丧失的医生王冬。2011年7月,再次出演刑侦剧《重案六组4》中的警司周志斌。9月,与柳云龙,童蕾合作主演谍战剧《断刺》,饰演机智,执行力强的特工罗洪斌。11月,主演警匪悬疑剧《女子特案组》。2014年,主演年代战争剧《二炮手》,饰演性格狭隘,自负的富二代郭闻志。2015年8月,与吴樾,何翯合作主演抗战剧《地雷战》,饰演爱国志士行志远。11月,主演都市情感剧《北上广不相信眼泪》,饰演霸气十足,足智多谋的商业翘楚丁乔。12月,参与录制央视财经频道生活服务类节目《回家吃饭》。2016年,与茅子俊合作主演近代革命剧《希望使命》,饰演有情有义有担当的汉子丁剑锋。2018年,参演电视剧《骨语》播出,饰演韩启明。2021年,参演电视剧《理想照耀中国》。2022年,参演电视剧《高山清渠》播出；11月30日,参演电视剧《虎胆巍城》播出。2023年8月5日,参演的电视剧《铁马豪情的日子》北京卫视爱奇艺同步首播。
2008年5月19日,郭昊伦参加中国红十字基金会“帮助地震灾区无家可归的灾民重建一所‘博爱新居’”活动启动仪式,并为灾区群众奉献爱心捐款。5月28日,出席纪实剧《震撼世界的七日》发布会,现场为四川汶川遇难的生命祈福,并与王茜,谢君豪等演员共同合唱歌曲《爱的奉献》,向灾区人民表达真挚的祝愿。
郭昊伦总是能让观众的目光停留在他饰演的人物身上。精湛的演技,敬业的精神,谦和的性格,带有自身特色的演绎方式支撑着他独特的荧屏魅力。他对不同角色的刻画功夫给观众留下了深刻的印象,与大多数演员不同的是,郭昊伦是一个演艺圈极少的性格演员,他习惯用颜色来定义自己的角色,从自己的内心出发去塑造角色,把自己与角色的不同之处隐藏起来,而最大限度地放大与角色的共同之处,他倾力把每一个角色演好演活,完成每一个角色在剧中的使命。郭昊伦饰演的角色无论是腹黑霸道,凶神恶煞,还是铁血柔情,憨厚朴实,亦或是儒雅大方,彬彬有礼,他都能演绎得入木三分。尽管毕业后一直演一些小的角色,但是他从来不嫌角色的大小,并从每一个角色中体会人生百味,世间百态。