2004年，王大宇以太子一角参演电视剧《千古风流一坛醋》，由此踏入娱乐圈。随后，他陆续出演了多部电视剧和电影。比如2007年主演青春爱情剧《让爱化作珍珠雨》中的金鑫，2009年在惊悚悬疑片《凶草奇谈》中饰演莫邪等。此外，他也积极参与音乐的创作和演绎，如2009年与郭可盈共同演绎的歌曲《答应》。

2011年，王大宇尝试不同角色挑战，借由抗日剧《火流星》中的孙涛，以及家庭伦理剧《忘掉我是谁》中的Peter等角色，展现出更多元化的演技实力。2012至2013年间，王大宇分别在都市情感剧《最美的时光》和史诗战争剧《壮士出川之铁血征途》中担任主要演员。尤其值得一提的是，他通过《壮士出川之铁血征途》这部作品斩获了第27届中国电视金鹰奖优秀电视剧奖项。2014年，又主演了军旅题材电视剧《舰在亚丁湾》，同时参演了另一部抗战剧《我是英雄》。