1991年，郭涛出演了首部电影作品《苦乐三兄弟》踏入演艺圈。
1994年，主演剧情片《活着》；同年，主演由冯小刚执导的电影处女作《永失我爱》。1997年，主演爱情片《爱情麻辣烫》。
2004年，郭涛凭借话剧《死无葬身之地》中的表演获得文化部优秀表演奖。
2006年，因出演剧情片《疯狂的石头》中包世宏一角而被观众所熟知；同年，参加湖南卫视节目《名声大震》获得亚军。
2007年起，他相继出演了喜剧片《落叶归根》、爱情片《婚礼2008》。
2009年，主演了喜剧片《高兴》，饰演刘高兴。
2011年，主演了惊悚喜剧片《囧探佳人》；同年，主演红色谍战剧《弹孔》。
2012年，凭借喜剧冒险片《黄金大劫案》获得第11届中国长春电影节最佳男配角。
2013年，郭涛与儿子石头参加湖南卫视真人秀节目《爸爸去哪儿第一季》受到关注；同年，主演爱情动作片《盲探》。
2015年，凭借犯罪片《烈日灼心》中杨自道一角获得第18届上海电影节最佳男主角；同年，主演由孔笙执导的现实题材剧《温州两家人》。
2016年2月5日，其主演的都市情感剧《还是夫妻》播出。同年，为动作冒险影片《奇幻森林》中文版的熊巴鲁配音。
2017年7月1日，与周迅、彭于晏、霍建华等人合作出演的历史题材影片《明月几时有》上映，片中饰演茅盾一角 。