2005年12月参演电视剧《封神榜之凤鸣岐山》“小哪吒”，从此踏入了演艺道路。  2009年，因出演情景喜剧《家有外星人》中的“唐不苦“一角而被观众所熟知。2011年8月，吴磊主演的情景剧《淘气包马小跳》荣获第二十八届中国电视剧，少儿“飞天奖” 。2012年，随着《自古英雄出少年》的热播，吴磊凭借着“大丈夫”这一角色，获得了观众更多的关注。  2013年4月，参演电视剧《远得要命的爱情》中饰演孟响；8月参演于正版《神雕侠侣》，饰演小杨过。2014年2月，参演电视剧《琅琊榜》，饰演飞流；同年10月主演电视剧《山海经之赤影传说》，饰演柳宿石佩佩。 2015年2月，参演网络剧《仙剑客栈》，饰演男一号李逍遥；同年4月参与录制湖南卫视《好好学吧》；参演湖南卫视周播剧《旋风少女》，饰演胡亦枫；同年拍摄其主演的中国和好莱坞合拍的3D魔幻电影《奇迹：追逐彩虹》。2016年3月主演拍摄电视剧《奇星记之鲜衣怒马少年时》和电影《大闹东海》；同年6月拍摄《旋风少女第二季》，饰演胡亦枫；7月8日参与拍摄电影《阿修罗》，担任男一号。