2007年黄轩在李少红版《红楼梦》选秀比赛宝玉组获得总决赛；同年参演第一部电影《地下的天空》和第一部电视剧《真情人生》进入娱乐圈，2008年出演《红楼梦》中饰演薛蝌一角；同年主演电影的《春风沉醉的夜晚》获得第六十二届戛纳国际电影节最佳编剧银棕榈奖，影片中黄轩饰演叶晓。
2009年黄轩与刘烨、王璐丹等主演的爱情电影《无人驾驶》上映，黄轩饰演里加；同年主演的电影《成都我爱你》入围威尼斯电影节。2010年黄轩出演《激浪青春》和《蓝色骨头》两部电影，分别饰演赵家丰和陈东，并客串《建党伟业》；同年主演《黎明前的暗战》和《你是我的幸福》两部电视剧。2011年黄轩主演电视剧《铁血男儿》扮演孙越泽，这是黄轩首次饰演反派角色；2012年黄轩和霍思燕、杨洋等主演的《饮食男女2012》上映，黄轩饰演侯语凡；6月份客串赵又廷、杨颖等主演的的电影《第一次》；7月份主演的电影《青魇》上映，该片入围36届莫斯科电影节非竞赛单元。2013年担任加拿大安大略旅游推广大使；同年黄轩主演电影《推拿》和电视剧《女人帮》等，其中《推拿》于2014年2月在柏林国际电影节首映，并获得柏林电影节最佳艺术贡献奖。
