1997年6月，元斌在柳时元、金喜善主演的爱情剧《求婚》中饰演一位年轻诗人。1998年，为巩固演戏基础，暂停所有演出，到韩国百济艺术学院接受为期15个月的戏剧训练。

1999年5月，元斌和崔江熙、裴斗娜主演青春剧《光环》，并且凭借个性顽固的“江民”一角获得KBS演技大赏最佳新人奖。

2000年9月，与宋承宪、宋慧乔主演爱情剧《蓝色生死恋》，饰演痴心专情的贵公子“韩泰锡”一角。该剧最高收视率达54.4%（大韩民国全国AGB收视率），为2000年度韩国电视剧收视冠军。不仅在中国内地21个电视频道播出，在台湾播出也创下2000年八大电视台韩剧最高收视率。凭借该剧元斌获得第37届韩国百想艺术大赏最佳新人男演员奖。12月第一本写真集在韩国发行。

2001年10月，与申贤俊、郑在泳、申河均等演员拍摄动作片《杀手公司》，饰演“元杰”一角。同年考入龙仁大学媒体戏剧系，毕业后在龙仁大学电影研究所攻读硕士。

2002年2月，元斌与日本女星深田恭子携手主演日韩合拍剧《命运之恋》，进军日本市场。

2004年2月，元斌与张东健主演由姜帝圭执导的战争片《太极旗飘扬》。该片总共创下累计1174万观影人次，为2004年度韩国票房冠军。10月与申河均主演了家庭动作片《我的哥哥》，为参军入伍前的最后一部电影。元斌在该片中饰演一个性格古怪、一口釜山脏话的弟弟该片观影人数突破200万，连续两周蝉联韩国票房冠军。

2009年，元斌时隔四年重返银幕，5月与金惠子主演由《汉江怪物》导演奉俊昊执导的犯罪片《母亲》，饰演与母亲相依为命的28岁男青年“泰宇”一角。该片不仅获得第47届韩国百想艺术大赏最佳影片奖，元斌也获得最佳男主角奖提名。

2010年8月，元斌和金赛纶主演动作片《孤胆特工》，饰演沉默的当铺大叔“车泰植”一角。该片总共累计622万人次观影票房，为2010年度韩国票房冠军。凭借该片元斌获得了第47届韩国电影大钟奖最佳男主角奖和最佳人气奖、第8届韩国电影大奖最佳男演员奖以及第31届韩国电影青龙奖人气明星奖。

2011年，蝉联第48届韩国电影大钟奖人气奖。