2004年，在电视剧《大唐芙蓉园》中饰演武文琛。

2006年，出演作品《大舞台》，在其中饰演浅田芳雄。同年，出演《无字碑歌》，饰演李贤。

2007年，在电视剧《魔方》中饰演谭明。

2010年，参演多部作品，在《草根王》中饰演陆欢，在《神探狄仁杰前传》中饰演李贤。出演《牛铁汉和他的儿女们》，在剧中饰演牛天和。

2011年，参与主演重庆大学美视电影学院建院10周年院庆爆笑电影《各有所乐》。

2013年，在大型革命史诗电视剧《毛泽东》中饰演刘少奇。同年参演体育题材励志电影《门球健将》。

2015年，在宋海波指导的军旅战争剧《大器》中扮演韩山庭。

2016年，出演电视剧《女儿红》，在剧中饰演伊藤一郎。出演的电影《不朽的时光》，于2016年4月15日上映。5月28日，参演的抗美援朝题材电视剧《三八线》在北京、辽宁、安徽卫视同步播出 。赵波在剧中饰演六班长武黑子。同年参演电视剧《女儿红》、《于成龙》。9月，在电视剧《孙中山》中饰演袁世凯的儿子。10月，在电视剧《布衣天下》中饰演拥护袁世凯称帝的白连城。

2017年，由演员赵波、张雯、宋佳玲等领衔主演的大型史诗电视剧《共产党人刘少奇》开拍。该剧于2019年3月19日在中央电视台综合频道黄金时段开播，主演赵波凭借对刘少奇的精彩演绎赢得了广大观众和网友的好评。该剧由湖南省委联合中央文献研究室、中央党史研究室等单位牵头组织创作，由中国国际电视总公司、湖南卫视、潇湘电影集团、湖南和光传媒有限责任公司等单位联合投资拍摄，海波担任编剧，嘉娜·沙哈提担任导演。

2020年9月15日，凭借电视剧《共产党人刘少奇》获得第30届中国电视金鹰奖最佳男演员提名。