2001年，出演電視劇《蕭十壹郎》飾演反派連城璧，2003年參演科幻傳奇劇《少年王》；2004年主演奇幻武俠片《水月洞天》。2011年，主演航天電影《飛天》奪得第28屆金雞獎最佳影片。2011年8月，電影《忠烈楊家將》開機，於波在其中飾演楊二郎。
2012年~2014年，於波先後參演以華夏始祖黃帝為題材的電影《軒轅大帝》，飾演男壹號“黃帝”；參演《秀麗江山之長歌行》，飾演更始帝劉玄；參演《午夜蝴蝶》飾演劉恒升；參演《解憂公主》，飾演漢武帝；參演《赤水河》，飾演王用介；參演《秦時明月》，飾演漢高祖劉邦；參演電影版《步步驚心》，飾演太子愛新覺羅·胤礽。
2015年，於波參演電影《我們遇見松花湖》。
2015年6月，於波因出演《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。