2001年，与言承旭、朱孝天和周渝民主演台湾偶像剧《流星花园》，饰演“美作”收到观众欢迎，并与剧中其他三位男演员组成团体F4（JVKV），电视剧主题曲《流星雨》成为他们的代表作。 2002年，发行首张个人专辑《身体会唱歌》，销量冲破四白金；同年前往新加坡办签名会，吸引了近万名歌迷排队。2002年至2003年，F4在中、港、台、东南亚及海外展开19场世界巡回演唱会，平均每场观众达3万人。 2003年，获邀与美国歌手碧昂丝（BeyonceGiselleKnowles）合唱歌曲收录于她的专辑《Dangerously InLove》中；同年F4成为美国《福布斯》杂志“年度娱乐/体育名人权力榜”唯一入榜的华籍艺人组合；F4影响力受国际媒体重视，美国新闻周刊赴台访问，形容F4是制造“亚洲之光”的华人使者；获得第三届全球华语歌曲排行榜颁奖礼最受欢迎男新人奖金奖。2003年至2004年，F4在印尼、菲律宾、泰国等地巡回演唱。 2004年，获“MTV亚洲大奖”邀请在新加坡担任主持，以全程英语主持大型节目；主演电影《少年阿虎》入围香港电影金像奖的最佳新演员奖；F4获韩国总理颁发“亚洲杰出艺人奖”。 2005年F4发行专辑《Fantasy 4ever》，这是F4首次在日本发行唱片，创下华语唱片在日本公信榜的最高位置纪录。 2006年7月在日本东京国际会议中心举行个人首次个人演唱会；F4接受美国有线电视新闻网访问，成为美国CNN首度专访的亚洲团体；吴建豪与韩国组合H.O.T.主音成员安七炫（Kangta）组成亚洲首支跨国组合Kangta&Vanness，推出专辑《SCANDAL》；同年和安七炫一起在曼谷成为“MTV亚洲大奖“首度邀请压轴表演的亚洲艺人。 2007年，在日本东京国际会议中心举行个人演唱会；在美国受洗成为《叶问4：完结篇》饰 赫文基督徒。2008年F4踏上日本歌手的“圣地”位于东京的“日本武道馆”唱连唱2场，追平周杰伦世界巡回2008日本演唱会的纪录，另在横滨的横滨ARENA和大阪的大阪城HALL开唱，创下华人在日本连开七场万人演唱会的纪录。 2009年，发行个人首张日文单曲《Only》，登上日本公信榜前十；同年发行第二张日文单曲《I don't wanna lose you》；受牧师邀请往印尼参加演唱，这是泗水海军机场首次开放给外界举办演唱会。2009年至2010年，主演剧集《下一站，幸福》，在台湾连续坐稳二十周收视排行榜冠军。 2010年，担任电视剧《那年，雨不停国》的制作人和主演。 2011年，主演台湾壹电视开年大戏《拜金女王》；发行专辑《C‘est La “V”》。 2012年，主演三立偶像剧《爱上巧克力》；主演励志棒球主题电影《球爱天空》，该片于2012年11月底放映；获得第16届全球华语榜中榜最佳港台跨界歌手。 2013年吴加盟江苏卫视的大型跳水节目《星跳水立方》，获得银牌。 2016年参演电视剧《锦绣未央》，饰演拓跋余。主演软科幻题材喜剧电影《霹雳再现》。 2016年4月，参与录制《极速前进第三季》。 2017年参演电视剧《如果，爱》，饰演宋乔植。 2019年5月，担任街舞选拔类综艺节目《这！就是街舞第二季》的明星队长。