2001年，搭档陆毅、任泉主演吴天戈执导的青春偶像剧《花样的年华》，饰阿大。

2004年，在导演史凤和执导的警匪侦探剧《夜雨霏霏》中饰常云常雷。

2005年，与黄海冰共同参演谍战剧《代号021》。

2006年，搭档李子雄，侣箫主演爱情悬疑剧《二路电车》。

2007年，参与谢家良执导的以酒文化为背景的作品《酒民胡四海》，饰杨英雄。 2008年，出演导演尚敬执导的情景喜剧《都市六人行》，饰万事达。

2009年，搭档牛青峰，徐洪浩主演爱情悬疑剧《生死相随》，饰王伯涛。

2010年，参与鄢颇导演执导的民国革命戏《阴丹士林》，饰柳光宗。

2011年3月，凭借话剧《资本论》、《秀才与刽子手》 在第十五届上海佐临话剧艺术奖上获得最佳男配角 ；同年，凭借 《我爱桃花》获得第21届上海白玉兰戏剧表演艺术奖最佳男配角。

2012年2月，与黄志忠联袂出演以扬州评话《皮五辣子》和清代小说《清风闸》为基础改编的平民戏《皮五传奇》，饰倪四5月，拍摄张黎执导的反映清代盐商历史的古装剧《大清盐商》，杨皓宇此次在剧中出演以郑板桥为原型的“郑冬心”一角8月，与袁咏仪、郭京飞、钱芳共同主演古装职场喜剧《龙门镖局》，饰老镖头温良恭。

2013年3月，搭档富大龙、姜宏波主演抗战题材剧《台儿庄》，饰冯坤。

2014年4月，与包贝尔、魏千翔、海陆共同出演何念经典舞台剧《鹿鼎记》，饰陈近南；6月，搭档钱芳、郭京飞出演“电视话剧”《星剧社》 ；6月15日，杨皓宇参演了上海话剧中心话剧版《推拿》，饰男一号王大夫；8月，杨皓宇客串出演蒋卓原执导的喜剧电影《江湖论贱实录》。

2015年，11月11日到15日新锐舞台剧《乌合之众》赴京展演，杨皓宇饰演男主角孙国庆。

2016年10月17日，主演电视剧《欢喜密探》上线播出。

2017年4月16日，出演的电视剧《白鹿原》播出，在剧中饰演冷先生。

2018年，电视剧《武动乾坤》播出，杨皓宇在剧中饰演岩大师。

2019年2月5日上映的《流浪地球》电影中饰演何连科。

2020年2月21日，主演的都市剧《安家》播出。