1987年，考入江苏省戏剧学校话剧表演专业。1989年毕业考入前线话剧团，现为南京军区前线话剧团演员。
1993年，首次出演根据刘勇长篇小说改编电影《血岸情仇》，在剧中饰演赵北天一角。1994年，首次在电视剧《乡亲》中出演赵广仁。
1996年，在电视剧《野狐峪》中首次担任主角，饰演主人公亢二，该片讲述了晋、蒙边界大山深处的农民的坎坷遭遇，特别是围绕亢二的经历和他与三个女人之间的感情纠葛。1999年，主演电视剧《壮志凌云》。
2001年，由八一电影制片厂根据第五届“全军十大学习成才标兵”黄和平和他的队友们的经历改编拍摄的一部现代军事动作片《冲出亚马逊》，侯勇饰主人公特种兵中尉王晖，表现出新时期中国军人豪迈地走向世界的崭新形象，凭借这部电影获得2002年第8届中国电影华表奖优秀男演员奖，2003年第9届中国电影表演艺术学会金凤凰奖表演学会奖。
2002年，与王志文、许晴、巍子合作出演反映当代军人题材电视剧《DA师》。同年凭借电影《声震长空》获第6届中国长春电影节优秀男演员奖。
2003年，在电视剧《大染坊》饰演印染业奇才陈寿亭。凭借在片中的精彩演出，获得2004年第22届中国电视金鹰奖暨第5届中国金鹰电视艺术节最佳表演艺术奖男演员奖、最受观众喜爱的电视剧男演员奖，第24届中国电视剧飞天奖优秀男演员奖三项大奖。同年在由央视影视部、八一电影制片厂、公安部政治部和修正药业集团联合摄制，表现新中国基层公安派出所成长历程的电视剧《无愧苍生》中饰演年轻的东北民主联军战士任福祥。还在电视剧《白银谷》中饰演康三爷。以及出演电视剧《天高地厚》、《末代皇妃》。
2004年，主演反映中国工程院院士成长历程的电视剧《追日》。在电视剧《中华之剑》中首次饰演黑帮老大。在王文杰导演的古装电视剧《开创盛世》中出演唐朝有名的谏议大臣魏征。在《浪子燕青》饰演宋徽宗。还出演了电视剧《铁色高原》，就在拍摄《铁色高原》时，叶大鹰导演临时让侯勇接替姜文在电视剧《陈赓大将》中出演陈赓。
2005年，主演军事题材剧《沙场点兵》、与斯琴高娃、巍子共同出演电视剧《沧海英雄》、在高希希执导的电视剧《真情年代》中与殷桃、丁志诚共同演绎上山下乡年代的纠葛爱情。友情出演南京军区前线文工团作品《上将许世友》中陈赓一角，在都是情感剧《不能没有你》中扮演反面人物沈阳，在舒淇主演的首部内地古装剧《风尘三侠之红拂女》中饰演唐高祖李渊。
2006年，在电视剧《大秦帝国》中饰演战国初期最杰出的君主秦孝公。同年主演根据缉毒英雄吴光林为原型拍摄的影片《缉毒警》，还出演了电影《车祸疑云》。
2007年，在电视剧《井冈山》中扮演秋收起义暴动部队总指挥卢德铭，与田海蓉主演间谍剧《狂花凋落》，在电视剧《DA师》的续集《狼烟》中出演配角桂平原，同年在宋业明执导的电影《八月一日》中饰演开国元勋贺龙，凭借影片获得第15届北京大学生电影节最受大学生喜爱的男演员奖以及第1届北京影视春燕奖电影最佳男配角奖。同年还出演主旋律电影《公仆》，与夏雨共同出演献礼十七大影片《江北好人》。
2008年，在吴宇森执导电影《赤壁》中饰演鲁肃，同年在军旅大戏《高地》中饰演兰泽光、在被誉为中国版“加里森敢死队”的谍战大戏《特战先锋》中饰演共产党员黄天明，在《七十七封阵亡通知书》中饰演生活最底层的司机一角。
2009年，再次与导演郑方南合作出演电视剧《弹孔》中的一名红军首长，主演悬疑剧《夜来香》，在康洪雷导演的电视剧《奠基者》中饰演独臂将军余秋里，主演纪念辛亥革命百年献礼作品《陕北汉子》，与应采儿主演谍战剧《冰是睡着的水》，同年在在电影《建国大业》中客串陈赓、与李幼斌主演电影《惊天动地》，在剧中饰演某集团军摩步旅旅长唐新生。
2010年，主演家庭情感剧《幸福攻略》，在剧中做起了居家男人，在《旗袍旗袍》中饰演上海滩“暗杀王”王九洲，在家庭情感剧《一家不说两家话》客串一个性格软弱的小人物李国安、在军事励志剧《我是特种兵》扮演特种兵大队长，同年在电影《建党伟业》饰唐绍仪。
2011年，主演阚卫平执导的大型海峡亲情剧《兄弟海》。友情出演电视剧《大营救》。与王雅捷领衔主演抗战剧《冬日惊雷》，饰演日军特务行动队的副队长钱广来。在《我是特种兵之利刃出鞘》中出演狼牙特战旅大队长何志军。同年主演根据2010感动中国人物郭明义为原型改编的献礼建党90周年的电影《郭明义》，在黑色喜剧电影《一路惊心》中饰演公安局长。在刘之冰、郭晓冬主演的以中共监察委员会成立史实为背景的电影《铸剑·1927》中演酒馆老板。在少儿贺岁电影《小小飞虎队》中饰演老吴。
2012年，加盟90后一代主演的时尚、青春的军旅剧《麻辣女兵》，在王宝强主演电视剧《与狼共舞》中跑龙套演何掌柜，同年客串出演电影《血滴子》、《平壤之约》、《温故一九四二》。
2013年，与沈傲君、许亚军主演温暖系大剧《温暖的日子》饰演憨厚、老实的铁匠三猛子。在《我是特种兵之火凤凰》饰演狼牙特战基地司令，同年出演纪念开国将领周希汉诞辰一百周年的影片《战将周希汉》扮演陈赓，在轻喜剧励志电影《80后的独立宣言》中与何赛飞扮演一对“苦尽甘来”的夫妻。
2015年，抗日史剧《追我魂魄·英雄吉鸿昌》播出，侯勇饰演吉鸿昌。
