1985年，葛优拍摄了首部电影《盛夏和她的未婚夫》，正式进入影视圈。

1988年，在影片《顽主》中扮演杨重一角，获得第9届中国电影金鸡奖最佳男主角奖提名；同年，在张艺谋执导的电影《代号美洲豹》中饰演一名劫机犯。

1989年，参演了滕文骥执导的电影《黄河谣》，扮演土匪头子黑骨头。

1991年，参演电影《烈火金刚》；同年，在黄健中执导的电影《过年》中饰演好色又假正经的大姐夫，葛优凭借此片获得第15届大众电影百花奖最佳男配角奖。

1992年，主演北京电视台推出的电视剧《编辑部的故事》，饰演李冬宝一角，葛优亦凭借此片获得第10届中国电视金鹰奖最佳男主角奖；同年，主演夏刚执导的电影《大撒把》，获得第13届中国电影金鸡奖最佳男主角奖。

1993年，主演张艺谋导演的电影《活着》，这部电影是他表演上的转折点，《活着》是以男主角的坎坷命运为主线，时间跨度长，表演幅度大，剧中葛优饰演的福贵是一个嗜赌如命的纨绔子弟，不仅在赌桌上败光了全部家底，也使得老父恼羞成怒撒手人寰；同年，葛优在陈凯歌执导的电影《霸王别姬》中饰演袁四爷一角。

1994年，凭借在《活着》中的表演，葛优获得第47届戛纳国际电影节最佳男主角奖，成为中国内地首位戛纳影帝。

1996年，与姜文合演周晓文执导的电影《秦颂》，饰演悲剧音乐家高渐离。

1997年，参演由许鞍华执导、改编自张爱玲小说的电影《半生缘》；同年，在冯小刚执导的贺岁片《甲方乙方》中饰演姚远一角。

1998年，凭借《甲方乙方》获得第21届大众电影百花奖最佳男演员奖；同年，参演冯小刚执导的电影《不见不散》，在片中饰演刘元。

1999年，在冯小刚执导的电影《没完没了》中饰演出租车司机韩冬。

2000年，主演电影《大腕》，在片中饰演一位电影厂的下岗摄影师。

2002年，凭借《大腕》获得第25届大众电影百花奖最佳男主角奖。

2003年，主演冯小刚执导的电影《手机》，葛优饰演的严守一是一名电视台的主持人，主持《有一说一》的谈话节目，但这个人物在公众面前讲真话，生活之中却说假话。

2004年，凭借电影《卡拉是条狗》获得第27届大众电影百花奖最佳男主角奖；同年，出演冯小刚执导的电影《天下无贼》，饰演盗窃团伙首领胡黎。

2006年，在冯小刚执导的《夜宴》中饰演有些神经质，同时还有些脆弱的厉帝。

2007年，在刘仪伟执导的《命运呼叫转移》中饰演纯朴憨厚的农民老三。

2008年，在冯小刚执导的电影《非诚勿扰》中饰演海归秦奋，与舒淇演绎了寻找真爱的童话。

2009年3月，凭借《非诚勿扰》获得第3届亚洲电影大奖最佳男主角奖；12月，担任第1届澳门国际电影节评审团主席。

2010年，主演陈凯歌执导的电影《赵氏孤儿》，片中其饰演的程婴是一个有悖传统中国宗法伦理规范，弃亲生子不顾，将他人孩子抚育成人的悲情英雄；12月16日，与姜文、周润发合演的电影《让子弹飞》在全国上映，葛优凭借该片提名第48届台湾电影金马奖最佳男主角奖、第31届香港电影金像奖最佳男主角奖。

2011年8月，凭借《赵氏孤儿》获得第14届中国电影华表奖优秀男演员奖；12月，与英皇娱乐签下为期五年共三部影片的合约。

2013年12月19日，葛优主演的贺岁喜剧电影《私人定制》在全国上映。

2014年，主演姜文执导的电影《一步之遥》，饰演警探项飞田。

2015年，主演剧情片《罗曼蒂克消亡史》。

2016年，与谢霆锋、郑容和合作主演4D电影《锋味江湖之决战食神》。

2017年12月21日，凭借电影《罗曼蒂克消亡史》获得第9届澳门国际电影节最佳男主角奖。

2019年2月4日，2019年中央广播电视总台春节联欢晚会，葛优与蔡明、潘长江、乔杉、翟天临、郭晓小表演小品《“儿子”来了》；9月30日，主演为新中国成立70周年献礼的电影《我和我的祖国》 上映；11月29日，主演的电影《两只老虎》上映。

2020年10月1日，主演的电影《我和我的家乡》上映，葛优在《北京好人》单元中饰演张北京。

2021年4月30日，主演电影《古董局中局》上映，在片中饰演付贵。