Anioł ciemności (Angel, 1999) oraz serialach CBS Strażnik Teksasu (Walker, Texas Ranger, 2001), CSI: Kryminalne zagadki Las Vegas (CSI: Crime Scene Investigation, 2003) i Agenci NCIS (Navy NCIS: Naval Criminal Investigative Service, 2004).
Na kinowym ekranie zadebiutował w roli psychopatycznego porzuconego kochanka w dreszczowcu Kamienne serce (Cold Heart, 2001) u boku Nastassji Kinski i Jeffa Fahey.
Międzynarodowa sława przyszła wraz z telewizyjną kreacją Jamesa „Sawyera” Forda w serialu przygodowym ABC Zagubieni (Lost, 2004-2010), za którą wraz z całą obsadą odebrał nagrodę Gildii Aktorów Ekranowych, zdobył nominację do nagrody Saturna i dwukrotnie był nominowany do nagrody Teen Choice.
Grał w komedii romantycznej Tylko spokojnie (Stay Cool, 2009) z Hilary Duff i filmie sensacyjnym Mission: Impossible – Ghost Protocol (2011). W serialu CBS Intelligence (2014) wystąpił jako Gabriel Vaughn, były żołnierz służb specjalnych, któremu wszczepiono chip nowej generacji, który umożliwia mu podpinanie się do sieci danych.
W 2005 roku znalazł się na liście pięćdziesięciu najpiękniejszych ludzi świata magazynu „People”.