16岁进入黎明的A MUSIC东亚唱片和PACIWOOD经纪公司，随后包办师姐卫兰英文专辑《Morning》所有歌曲的填词。18岁考入著名的伦敦帝国学院物理系，同时在校期间不断将其个人创作的音乐作品寄回公司，三年后毕业回港正式进入娱乐圈。 2009年制作个人第一张专辑《今天开始》，获得当年香港多个音乐颁奖礼的新人奖。同年凭借处女电影作《岁月神偷》里表现及对剧中主题曲《岁月轻狂》的演绎夺得香港电影金像奖最佳新人奖和最佳原创电影歌曲两项大奖。 2010年在香港导演叶伟民执导的电影《李小龙我的兄弟》中扮演李小龙，并在以怀念哥哥张国荣为题材的电影《为你钟情》中饰演了八十年代学生王子张伟杰。 2012年在电影《寒战》中与郭富城，梁家辉合作，在剧中扮演廉政公署首席调查主任。 2013年在电影《一夜惊喜》中扮演痴情体贴的暖心男张童宇，与范冰冰饰演的米雪展开了一段甜蜜的爱情。 2014年主演电视剧《武媚娘传奇》，饰演唐高宗李治 ；同年与文咏珊再度携手合作出演惊悚片《怪谈》，该剧定于2015年1月29日上映 。同时郭敬明发微博称李治廷出演他的电影《爵迹》。 2015年，参与拍摄动作电影《功夫瑜伽》 。2016年，主演电视剧《古剑奇谭2》 。