2006年，吴中天首次演出电影《指间的重量》即受到瞩目，并以此片提名第43届台湾电影金马奖最佳新演员、男配角。2008年，与朱芷莹主演电影《这儿是香格里拉》。2010年，以电视剧《牵纸鹞的手》入围第45届台湾电视金钟奖戏剧节目最佳男主角。2011年，凭借爱情剧《旧情照相馆》入围第46届台湾电视金钟奖迷你剧集最佳男主角。2012年，主演爱情偶像剧《原来爱·就是甜蜜》。2013年，主演***悬疑喜剧电影《甜蜜***机》。2014年，吴中天自编自导的电影《四十三阶》入围第51届台湾电影金马奖最佳创作短片奖。2016年7月22日，执导的犯罪爱情电影《天亮之前》上映，影片提名第19届上海国际电影节最佳影片。2019年，执导女性悬疑推理剧《摩天大楼》。
演艺经历
2000年，大学时期的吴中天参加了MTV台VJ的选拔，以主持MTV台《卡拉卡拉榜》节目开始演艺工作。担任蔡淳佳《有心人有情人》MV的男主角。
2003年，与安以轩主演爱情剧《蓝星》。
2004年，在郑元畅、夏于乔、钱韦杉主演的言情偶像剧《爱情魔戒》中饰演杜竞远。
2006年，在张韶涵、沈时华主演的校园偶像剧《爱***17》中饰演前任高校老师杨仁佑。在天心、王道、唐治平主演的偶像剧《假面天使》中饰演何子谦。在贺军翔、杨丞琳主演的青春偶像剧《恶魔在身边》中饰演田思慎。
2007年，出演周渝民、侯佩岑主演的偶像剧《美味关系》 。首次出演电影《指尖的重量》，并以此片提名第43届台湾电影金马奖最佳新演员、男配角，以及新加坡影展新演员奖提名。
2008年，与吴克群主演台湾和泰国合拍的惊悚电影《绝魂印》饰演史丹利医生。与朱芷莹主演电影《这儿是香格里拉》 。客串任达华、张孝全主演的电影《弹道》饰演庞大松。
个人生活
吴中天和杨子姗之前在同家经纪公司认识、悄悄相恋，2013年在吴中天拍摄《甜蜜***机》时两人恋情曝光。
2015年10月，吴中天和杨子姗微博晒出结婚照与戒指。
2017年6月10日，吴中天与杨子姗在台北举办婚礼。
2021年12月10日，吴中天证实妻子杨子姗已怀孕。