2002年,3岁的吴磊获邀接演了第一个广告《黄金搭档》,在短短两年内,吴磊接连演出多达50余部广告,从而启发吴磊的表演天份。2005年3月参演电视剧《少年杨家将》,饰演小杨六郎;12月,参演电视剧《封神榜之凤鸣岐山》饰演“小哪吒”。
2006年9月参演电视剧《魔剑生死棋》,饰演官云宝。2007年10月参演电视剧《顺娘》,饰演金水。2008年参演电视剧《深宅》,饰演乔伟
。
2009年,获导演尚敬赏识,提拔出演《家有》系列年度喜剧大作《家有外星人》主角角色,饰演唐不苦,该剧在暑假期间首轮登陆多家卫视频道
;同年参演苦情剧《娘妻》,饰演童年高耀宗
;参演电视剧《谁知女人心》,饰演喜儿
;主演电影《川川和洋洋》,饰演洋洋
。
2010年,主演家庭剧《淘气包马小跳》,在剧中饰演调皮淘气但讲义气的马小跳
,该剧在第28届中国电视剧飞天奖荣获少儿电视剧二等奖
;同年,参演网络剧《乌托邦办公室》,饰演小木星
。
2011年,参演陈朱煌导演的电视剧《团圆》
,饰演童年刘士文
;同年5月主演电视剧《自古英雄出少年》,饰演“大丈夫“邵扬”
。
2012年12月,主演电视剧《我的妈妈是天使》,饰演智障儿姜小强
;参演电视剧《说好不流泪》,饰演冷天佑;在陈朱煌导演电视剧《娘心》中,分饰两角,分别扮演少年王天成和王明辉(王天成和彩霞的儿子)
。
2013年3月参演电视剧《红轿子》,饰演少年车文轩 ;6月参演电视剧《远得要命的爱情》,饰演孟响
; 8月参演于正版的《神雕侠侣》,饰演小杨过
;9月参演电视剧《蓬莱八仙》,饰演少年曹国舅
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2014年2月,主演古装谋权剧《琅琊榜》,饰演飞流
;同年,主演古装武侠剧《秦时明月》饰演子婴;10月,主演古装玄幻偶像剧《山海经之赤影传说》,饰演活泼调皮的石佩佩。
2015年2月,主演古装网络剧《仙剑客栈》
,饰演男一号李逍遥
;4月,录制湖南卫视《好好学吧》(周日至周四19:30播出
)担任守擂队长;6月1日参与《快乐大本营》18周年(2015年7月18日播出
)录制;6月27日参与录制《我们都爱笑》
;7月4日录制《优酷全明星》
;7月7日,主演周播剧《旋风少女》
首播,饰演胡亦枫;8月19日,再次参加《快乐大本营》节目录制
;8月25日,吴磊代言仙剑20周年《仙剑客栈》同名手游,该游戏9月1日正式开启不删档内测
;8月30日,录制爱奇艺节目《大牌对王牌》,9月19日,与胡歌合作出演的古装剧《琅琊榜》播出,在剧中饰演心智不全、但武功高强、容貌俊美的少年飞流
;9月20日,主演的中国和好莱坞合拍的3D电影《奇迹:追逐彩虹》正式开机
;12月,参与录制浙江卫视综艺《二十四小时》;12月28日,主演古装奇幻剧《奇星记之鲜衣怒马少年时》
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2016年1月11日,录制浙江卫视综艺《王牌对王牌》;3月,与张丰毅合作主演了古装神话片《大闹东海》
;5月29日,主演青春励志剧《旋风少女2》,饰演胡亦枫
;6月7日,参与《快乐大本营》(2016年6月18日播出)录制;6月15日参与录制《天天向上》;7月8日,主演的电影《阿修罗》开机,担任男一号
;9月7日,主演的电影《极智追击:龙凤劫》开机;9月29日,吴磊代言网易《天下》手游
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