2001年，參演第一部電視劇，在情景喜劇《東北一家人》中飾演馬二虎（馬大頭）。

　　2003年，在開心麻花話劇團中出演開心麻花第一部舞臺劇《想吃麻花現給你擰》 ?。

　　2004年，在舞臺劇《開心麻花2005·人在江湖漂》中擔任導演并在劇中演出，飾演竹葉青 ?。

　　2006年，出演話劇《我在天堂等你》，飾演歐木鑫 ?，還在話劇《青年近衛軍》中飾演拂里德里赫 ?。

　　2007年，自導自演開心麻花團隊制作的舞臺劇《開心麻花2007·瘋狂的石頭》，飾演翻譯 ?。

　　2008年，在舞臺劇《開心麻花2009·甜咸配》擔任導演并飾演角色，飾演小順 ?。

　　2010年，沈騰在開心麻花2011年賀歲舞臺劇《烏龍山伯爵》中扮演男主角，一個一無所有的窮小子。

　　2012年1月22日，首次登上央視春晚舞臺，在春晚上與黃楊、艾倫合作表演小品《今天的幸福》，在小品中飾演賤賤的還有點二的‘’郝建‘’ ?。同年，與王小山 ；李昕蕓 ；作業本聯袂主演微電影《床上關系》，飾演張誠 ?。也憑借這部電影，沈騰獲得第20屆北京大學生電影節微電影精品大賽“最佳男演員”獎 ?和第2屆中國大學生微電影節“最佳男主角”獎 ?。

　　2013年2月9日，再次央視春晚并與馬麗、杜曉宇、王琦共同表演小品《今天的幸福2》，繼續飾演好賤。同年2月24日又登上央視元宵晚會，與艾倫、王寧、常遠等表演小品《鬧元宵》主演。4月25，沈騰獲得第四屆現代戲劇谷2013壹戲劇大賞“年度新銳男演員‘’獎 ?。7月12日，被2014年央視春晚聘為策劃 ?。

　　2014年1月30日，沈騰第三次登上央視春晚，與馬麗、杜曉宇合作表演小品《扶不扶》 ?。3月，沈騰參加湖南衛視綜藝節目《百變大咖秀》，挑戰經典電視劇《還珠格格》中容嬤嬤的角色 ?。4月，參與電視劇《你是我的眼》的拍攝，在劇中飾演男一號張三斤 ?。5月，由他自導自演的迷你喜劇《人見人愛》登陸網絡 ?。9月沈騰參演的《心花路放》的上映，片中沈騰飾演的“撩騷”老板得到了廣泛好評。

　　2015年2月18日，沈騰將第四次登上央視春晚，與馬麗、杜曉宇合作表演小品《投其所好》 ?。3月4日，在中央電視臺元宵晚會上，演唱《一生有你》 ?。沈騰、杜曉宇領銜主演的灰色喜劇電影《一念天堂》于廣東佛山拍攝完成，2015年末上映 ?。7月，“開心麻花沈騰團隊”，憑借獨特的喜劇視角和表現方式，獲得《歡樂喜劇人》第一季冠軍。8月在《滾蛋吧！腫瘤君》中，沈騰再演“賤男”，片中沈騰以喜感的演繹，將“賤男”形象提升到新的高度。2015年上半年參加東方衛視全國首檔明星喜劇競賽真人秀節目《歡樂喜劇人》錄制，并奪得冠軍。 ?2015年7月、8月，參加四川衛視大型歷史體驗真人秀《咱們穿越吧》錄制。 ?2015年9月30日，沈騰、馬麗領銜主演，艾倫、常遠等演員聯袂主演的喜劇電影《夏洛特煩惱》上映。該片上映62天，最終票房超過了14.41億，位居2015年票房榜第五，在內地影史華語片榜單上排第三。在上映期間，該片的放映場次和觀影人次分別超過了132萬和4475萬。 ?2015年10月、11月，參加江蘇衛視真人秀《女婿上門了》錄制。 ?2015年12月31日，沈騰、馬麗主演的電影《一念天堂》全國上映。 ?

　　2016年1月29日，由沈騰領銜主演的都市情感電視劇《你是我的眼》登陸CCTV8黃金檔播出。 ?2016年2月8日大年初一，電影《年獸大作戰》全國上映，沈騰為片中土地公配音。 ?