1986年，推出第一张粤语专辑《风雪前尘》；同年正式签约TVB，与郭晋安合作，演出单元式处景剧《城市故事》，饰演“表哥”角色，故此有了“温表哥”的绰号。
1987年，发行第二张粤语专辑《恋爱故事》，首次尝试词曲创作；同年，参演第一部电视剧《柠檬丈夫》，饰演一位为了移民而抛弃女朋友的香港男人。
1988年，参演第一部古装剧《吉星报喜》首次剃头演出，饰演一代才子陈梦吉。
1989年，参演《义不容情》，饰演反面角色“丁有康”而一举成名。
1990年，担任男一的电视剧《我本善良》播出，入围“全球发行最卖座电视剧”前3名，成为1997年度新浪“网评最受欢迎的香港电视剧”第五位，他饰演的亦正亦邪的“齐浩男”则被视为港剧中的经典角色；同年，推出第三张粤语专辑《没有你之后》，获得双白金销量。
1991年3月，与邵美琪、周海媚、黎明等主演电视剧《今生无悔》，并独唱插曲《从未试过拥有》，再次出演反派人物，饰演“高天俊”。
1992年3月，与罗嘉良、温碧霞主演的电视剧《火玫瑰》播出；4月， 接拍周星驰系列电影《鹿鼎记》；7月， 在台湾发行首张国语专辑《还能爱我多久》，销量超过20万张。
1993年，他主演的电视剧《义不容情》、《今生无悔》和《我本善良》陆续在台湾电视台播出；3月，在台湾推出第二张国语专辑《永远是你》；5月，赴中国内地拍摄武侠剧《武尊少林》；9月远赴新加坡拍摄电影《笑八仙》。
1994年3月，主演的连续剧《第三类法庭》播出；4月，首次在港开办音乐会。
1995年3月，推出第四张国语专辑《说谎》，正式宣布将事业重心转移到中国台湾；7月，赴台湾与叶童合演《我本善良II雄霸天下》；同年，无线第28周年台庆评出“十大最受欢迎港剧”，温兆伦所演出的作品占有三部，分别是《义不容情》、《我本善良》以及《今生无悔》，其中《我本善良》更成为香港观众投票最受欢迎港剧的第一名。
1997年，接拍中国内地电视剧《天地情缘》。
1998年，参演电视《风雨澳门》。
2000年，与黄日华领衔主演《别无选择》。
2002年，参演TVB时装剧《流金岁月》。
2004年，与郭羡妮合作主演TVB古装剧《牛郎织女》饰演牛郎，这是他主演的最后一部TVB电视剧。
2006年9月，主演的电视剧《无国界行动》在央视一套黄金时间播出。
2007年，参演内地剧《血色蔷薇》，扮演才华横溢、风流倜傥的青年律师。
2008年，参演中国内地剧《大宋才子黄庭坚》饰演秦观。
2009年，参演中国内地民国传奇剧《丐侠传奇》，饰演反面人物外号铜狮子的王祥和；7月，与王识贤和侯天来主演的电视剧《兄弟无间》在四家卫视播出。
2010年，参演《黄河古镇》，与李光洁出演对手。
2011年，与郭涛、英达主演的抗战题材电视剧《节振国传奇》登陆央视一套晚间黄金档。
2012年，参演中国内地剧《女刑警李春春》；8月29日，主演的以台商在大陆创业为题材的电视连续剧《台商》登陆央视第八频道。
2013年5月，与郑少秋加盟央视一套的公益圆梦类舞蹈真人秀节目《舞出我人生》；11月，参加国内首档户外公益旅游节目《两天一夜》。
2014年，参演抗战传奇大戏《我姥爷的故事》。
2015年，联袂黄征、余思潞等主演的惊悚电影《死亡之谜》全国上映；同年，在《我姥爷1945》中饰演一名在中国土生土长的日本人；同年，主演以反腐败为主旋律的电影《守梦者》；12月，执导网络电影《午夜讲诡故事》。
2015年10月，温兆伦参加江苏卫视《原来是你》易容真人秀。
2016年，主演电视剧《杨光那些事》，主演电影《主播36式》。
2018年，主演电影《侠盗无双》、《洛溪的养成计划》。
2021年1月20日，推出单曲《今年过年不回家》。
▪ 1998 北京电台十大香港最受欢迎歌手奖 （获奖）
▪ 1998 在大陆多个地区被选为十大香港歌手之一 （获奖）
▪ 1998 在大陆多个地区被选为最受欢迎男歌手奖 （获奖）
▪ 1998 重庆ebs中文排行榜最受欢迎男歌手奖 （获奖）
▪ 1997 1997年最受欢迎歌曲之一 感谢你 （获奖）
▪ 1982 第一届香港新秀歌唱比赛前30名 （获奖）
▪ 1997 1997十大偶像 第九名 （获奖）
▪ 1995 十大全球最高收视港剧评选第四名 我本善良 （获奖）
▪ 1995 TVB 28周年台庆举行之全球华人观众票选剧集之第一位 义不容情 （获奖）
▪ 1995 香港观众投票“最受欢迎港剧”第一名 我本善良 （获奖）
▪ 1995 1995十大偶像流行榜第九名 第九名 （获奖）
▪ 1993 台湾年代港剧十大巨星第三位 （获奖）
▪ 1991 历年最佳反派演员 （获奖）
▪ 1991 壹周刊电视大奖十大电视艺人 （获奖）
▪ 1991 第三届电视大奖典礼十大最受欢迎艺人第七位 （获奖）
▪ 1991 无线十大最受欢迎演员 （获奖）
▪ 1990 纽约国际电影电视节银奖 我本善良 （获奖）
▪ 1990 全年剧集收视冠军 我本善良 （获奖）
在二十世纪八十年代末九十年代初，“温兆伦”是个令无数女生心驰神摇的名字。在他之前，港剧里的坏人要么不够俊朗，要么不够奸恶，再不然血肉又不够丰满，一个“丁有康”就把所有缺憾补了个圆圆满满，随后《我本善良》的“齐浩男“，却是另一个极端，故有云：齐浩男之后，港剧再无可恋之人。温兆伦时尚而又不过分隆重，有明星味；少有的好皮肤；他谈吐流畅自然，表达清楚，有幽默感，有思想，非常专业（南方网 评）。
有了《我本善良》《义不容情》的成功，温兆伦“坏人”的形象也在中国内地家喻户晓（新浪娱乐评）。
