1991年，郭涛出演了首部电影作品《苦乐三兄弟》踏入演艺圈。1993年，在李连杰、赵文卓主演的动作片《方世玉》中饰演一位公子哥 。1994年，郭涛参演了根据余华同名小说改编的剧情片《活着》，在片中饰演讲义气的春生，与葛优所饰演的福贵是一对好朋友 。1994年，郭涛主演了冯小刚执导的电影处女作《永失我爱》，该片是郭涛首次担任男主角，他在片饰演热情幽默的个体司机苏凯 。1997年，与高圆圆、王学兵合作出演了由张杨执导的爱情片《爱情麻辣烫》。1998年，与傅冲合作出演了剧情片《真假英雄兄弟情》，在片中饰演下岗工人康宝根 。1999年的夏天，出演由孟京辉指导的话剧《恋爱的犀牛》郭涛扮演“马路”，这部话剧在北京首演40场。2004年，主演由刘奋斗执导的剧情片《绿帽子》 。2005年，凭借在《死无葬身之地》的表演而获得文化部优秀表演奖 。2006年，与黄渤、徐峥合作出演由宁浩执导的剧情片《疯狂的石头》，饰演执着的保安科长的包世宏，而郭涛个人则凭借该片获得了关注度与人气 。2006年到2007年期间参加了《名声大震》的演出。2007年，在由张杨执导并联合王要编剧的喜剧片《落叶归根》中客串了养蜂人一角 ；同年，主演家庭喜剧《人怕出名》，饰演由小编辑变成名人主持，却因无法承受而放弃的楚明 ；12月27日，郭涛与黄渤合作主演的喜剧片《大电影2》上映，饰演充满梦想的摄影师文耀 。2008年，与葛优、范冰冰合作出演了爱情喜剧片《桃花运》；2月14日，郭涛主演的爱情片《婚礼2008》上映，他在片中饰演老实巴交的婚礼主持人老郭 。2009年2月4日，郭涛主演的根据贾平凹同名小说改编的喜剧电影《高兴》上映，他在片中饰演充满理想主演又积极乐观的破烂王刘高兴 ；同年，客串出演喜剧片《家有喜事2009》 。2010年3月18日，郭涛主演的由刘镇伟执导的爱情喜剧片《越光宝盒》上映，他在片中饰演神医华佗 ；4月3日，其主演的都市情感剧《大女当嫁》播出，饰演以婚姻手段为了达到出国目的的“利益男”方泉 ；10月15日，奇幻动作《魔侠传之唐吉可德》上映，郭涛在片中饰演手无缚鸡之力却心怀天下的唐吉可德 。2011年4月7日，郭涛主演的惊悚喜剧片《囧探佳人》上映，饰演手无缚鸡之力的文弱书生卡乃吉 ；4月8日，其主演的爱情电影《万有引力》上映，饰演一名年轻有为的数学家王勇 ；同年，与张嘉译、杜淳合作出演了抗战剧《雪狼谷》，饰演了双面人物钟教授 ；6月23日，其主演的红色谍战剧《弹孔》播出，在剧中饰演足智多谋的红星团团长石破天，这是他首次尝试此类角色 。2012年4月23日，郭涛与黄渤合作主演的喜剧冒险片《黄金大劫案》上映，在片中饰演一位蓬头散发、功夫高深的“疯爹”金镖十三郎 。2013年，郭涛与儿子石头一同参加湖南卫视亲子互动真人秀节目《爸爸去哪儿第一季》而受到关注；7月4日郭涛与刘德华合作主演的爱情动作片《盲探》上映，在片中饰演警察局总督察司徒法宝 。2014年1月31日，郭涛主演的同名真人秀电影《爸爸去哪儿》上映 ；4月，郭涛担任丹麦鞋履品牌ECCO中国区“风尚行者”代言人 。2015年5月，参加央视真人秀节目《喜乐街第二季》 ；8月27日，郭涛主演的由曹保平执导的犯罪悬疑电影《烈日灼心》上映，他在片中饰演顾全大局、有责任感的出租车司机杨自道，而郭涛个人则凭借该片获得第18届上海电影节最佳男主角 。2016年，为动作冒险影片《奇幻森林》中文版的熊巴鲁配音 。