1996年，于波被選入釣魚臺國賓館，分到總統樓做警衛。1999年，于波辭去釣魚臺國賓館的工作，報考北京電影學院被錄取，讀書期間主演電影學院自制劇《趙氏孤兒》、《小井胡同》、《暗戀桃花源》。2003年畢業于北京電影學院本科班。 ? ?

　　2001年，于波出演吳奇隆主演的電視劇《蕭十一郎》 ，飾演男二號，不擇手段又極度渴望溫情的“惡之花”連城璧，這是他的首部影視作品；同年，領銜主演民初年代戲《女人湯》 ?。2002年，參演青春偶像劇《水晶之戀》，飾演出身于音樂世家、即將赴歐洲師從國際鋼琴大師的“于波” ?。

　　2003年，參演吳奇隆主演的科幻傳奇劇《少年王》，飾演正義剛烈的白奇偉 ?。2004年與蔡少芬、陳法蓉，徐少強和鄭佩佩合作，主演奇幻武俠片《水月洞天》和《靈鏡傳奇》 ?。2004年7月參演電視劇《幻影神針》飾演金城 ?；

　　2005年8月，參演秦沛主演的電視劇《李衛辭官》，出演少年乾隆 ?；參演電視劇《把酒問青天》出演溫潤的“方旭”。11月參演電視劇《神鬼八陣圖》飾演活潑的“日照” ?

　　2007年，于波主演都市言情劇《讓愛化作珍珠雨》，飾演反一號元皓勇 ?；參演青春勵志劇《當幸福來敲門》，飾演才華橫溢的設計師 ?。2008年6月參演動物類警匪題材電視劇《迅雷急先鋒》，飾演緝毒大隊長“韓誠”。 ?

　　2009年，與陳浩民、釋小龍主演懸疑公案喜劇電視劇《包三姑外傳》，飾演朱棣 ?；參演電影《我的左手和右手》，這是他的首部電影作品。

　　2010年7月，參演電視劇《大內低手》飾演嘉慶皇帝 ?。2011年7月，參演由八一電影制片廠投資的電影《飛天》，飾演神舟十號飛船指令長“謝朝陽”；6月參演建黨獻禮片《先驅者》飾演男主角“劉濤” ?；10月參演軍事題材電視劇《海魂》，首次飾演軍人，出演從國民黨海校學生成長為共產黨海軍將領的“高盛中” ?。

　　2012年，于波與胡杏兒主演古裝輕喜劇《辣媽俏爸》，飾演一位武功蓋世廚藝了得的古代超級奶爸 ?。同年參演以華夏始祖黃帝為題材的電影《軒轅大帝》，飾演男一號“黃帝”； ?

　　2013年2月，參演喜劇片《百星酒店》飾演“雷勁”，上映兩周票房突破5000萬 ?；4月4日，于波與鄭伊健、周渝民、林峯、吳尊和李晨等聯袂主演于仁泰執導的古裝戰爭電影《忠烈楊家將》清明節上映，于波飾演二郎楊延定 ?，該片獲第15屆意大利烏甸尼斯遠東電影節選為閉幕電影；6月參演電視劇《秀麗江山之長歌行》，飾演一代梟雄“劉玄”，這是于波第五次出演皇帝角色 ?；11月參演林峯主演的驚悚電影《詭嬰吉咪》萬圣節上映，票房排在內地電影市場驚悚類影片歷史票房榜的第四位 ?。

　　2014年1月，于波參演的香港天馬公司出品的喜劇電影《六福喜事》全國公映，截止2月10日取得8026萬的票房成績 ?。同年參演張族權導演的民國戲《午夜蝴蝶》，飾演劉恒升 ?；參演《解憂公主》，飾演漢武帝 ?。并且，于波不斷嘗試突破自己，于2014年參演《赤水河》，飾演王用介 ?。在《赤水河》拍攝同期，還加盟《秦時明月》，出演漢高祖劉邦 ?。2014年11月，于波參演電影版《步步驚心》，在其中飾演太子愛新覺羅·胤礽，該電影于2015年8月7日上映。 ?

　　2015年6月，于波因出演《忠烈楊家將》，獲上海國際電影節成龍動作電影周“鋼鐵人獎”最佳動作男演員提名 ?。

　　2015年夏天，于波參演電影《我們遇見松花湖》，在盛夏穿著冬天的皮大衣進行拍攝 ?。同年11月，參與民國戰爭偶像電視劇《美人如玉劍如虹》的拍攝，在其中飾演溫正 ?。參演參演根據麥家同名小說改編的諜戰劇《解密》 ?

　　2016年，主演的史詩題材電影《軒轅大帝》4月1日全國上映 ?。同年參演匪我思存名小說改編電視劇《人生若如初相見》 ?。