2001年，在SK手机CF中初次亮相荧屏。2002年5月，金载沅与金荷娜主演爱情偶像剧《罗曼史》，饰演大男孩冠宇，获得了2002年MBC及SBS两大电视台年终演技大赏的最佳新人奖、人气奖等奖项。8月，主演现代都市言情《红豆女之恋》，饰演游乐园老板的儿子江乘俊，该剧讲述了一段童话般的爱情故事 。2003年4月，与金敏贞、李栋旭、崔江熙主演了由李振石执导的爱情都市剧《酒之国》，饰演洋酒行职员徐俊。2004年5月，与韩彩英、孙菲菲出演青春偶像剧《北京，我的爱》，扮演一个开餐馆的韩国青年，该剧讲述韩国富二代在北京创业并寻找到自己心爱女生的浪漫爱情故事 。7月，金载沅与郑多彬，尹继尚，金敏喜主演爱情片《嫂嫂19岁》，饰演性格沉稳、心底善良姜民载 。2005年3月，金载沅与柳真、郑多彬主演偶像爱情喜剧《美妙人生》，饰演身材高大潇洒再加上时髦有型的韩承桓。2006年5月，与韩智敏主演浪漫爱情喜剧《伟大的遗产》，饰演了一个无礼冷漠，浑浑噩噩过着日子的黑社会小混混 。10月，与河智苑，金英爱出演了改编自金琸桓小说《我，黄真伊》的古装历史剧《黄真伊》，这是他第一次演出古装历史剧，饰演黄真伊的生死恋人金正翰 。2011年1月24日，金载沅退役。3月，与牛萌萌主演爱情剧《初恋》 。4月，与黄静茵、南宫民主演了由金相浩执导爱情家族剧《你能听到我的心吗》，饰演因事故致聋的有钱人车东株，获得第29届MBC演技大赏男子优秀赏和第29届MBC演技大赏电视剧男子人气奖 。2012年，金载沅与韩智慧、孙恩书主演爱情剧《May Queen》，饰演心胸浩荡、充满正义感的小江山，获得第30届MBC演技大赏男子最优秀演技赏，该剧讲述了一批年轻人梦想驰骋在广阔大海上的故事 。同年，在美容节目《Get it beauty HOMME》中担任主持。此外，还担任2012年MBC演技大赏主持。2013年，与赵允熙、赵在铉出演由金镇万执导的复仇悬疑剧《丑闻》，饰演钟路警察局刑警河恩钟，获得第31届MBC演技大赏男子最优秀演技赏，该剧讲述了围绕两代人发生的恩怨情仇的故事 。2015年，金载沅与车胜元、徐康俊、李成民联袂主演以混沌的朝鲜时代为舞台的历史剧《华政》，饰演朝鲜第16代君王仁祖 。