2004年，于小磊参与夏雨、周韵主演的都市爱情剧《爱上单眼皮男生》，在剧中饰演蒋易的地下女友余斤斤，是个强势、为爱不屈服的人事部经理 ，自此开始演艺事业。 2005年，参演李少红执导的252集的爱情连续剧《天地真情》。2006年在陈小春、袁咏仪领衔主演的温情连续剧《我家不打烊》中饰演男主角蔡田的好友晓巧。 2007年，参演李晨、张歆艺主演的革命题材剧《五月的鲜花》，在剧中饰演女主角谢雨的同学马琴。之后出演曹利民主演的女性犯罪题材剧《红蜘蛛3》，同年和丛珊主演红色抗战剧《团委书记》。 2008年，在董志强执导的谍战剧《愤怒的天使》中饰演坏到极致的表妹袁真。之后在高力强执导的主旋律影片《凤凰涅盘》中饰演留学西班牙归来的温州某鞋业集团的总经理赵永琪 ，该片以西班牙火烧温州鞋为故事背景，讴歌中国民营企业力挽狂澜、勇于革新。11月，主演家庭情感剧《你永远不会独行》。12月，出演的惊悚悬疑剧《大营救》在天津杀青，在剧中饰演卧底成富豪珠宝商的太太的地下女政委王媛梅。 2009年，在都市家庭生活剧《娘家的故事》中饰演都市白领何小东。7月与江一燕主演的另类爱情电影《鱼不在水里》上映  ；9月，在上海参演都市生活剧《保姆与保安》饰富豪千金乐丽川；同年，出演的爱情电影《爱有来生》（原名《银杏银杏》）和喜剧电影《我的唐朝兄弟》同时入围第17届北京大学生电影节，在两片中分别饰演落魄的青楼悲情女子和狂野性感的女屠夫鹦哥 ，同年入围2009年度影坛十大新人 。 2010年，主演娄建执导民国悬疑谍战剧《金陵秘事》中饰演温婉而冷静的知性女子郑蓉蓉。12月在山西参与出演了抗日题材剧《夺宝》中侵华战争战场上的日本女军官早川花子 。 2011年3月8日，主演的电影《幸存日》（原名《决不放弃》）上映。3月，在开拍的家庭情感喜剧《老蒲的春夏秋冬》中饰演花店老板蒲春。10月，再次出演《娘家的故事3》中何小东一角 。在讲述抗战时期中国共产党领导下的中国人民抗击日本侵略者掠夺我国矿产资源的电视剧《裂变》中饰演智勇双全的女政委“赵思琴”。 2013年，在海顿自编自导自演的抗战剧《尖刀出鞘》中饰演中共地下党员秋雪。在陈龙、韩雪主演的型古装神话剧《聊斋传奇》中饰演曲柔。 2016年，在都市情感励志剧《我是杜拉拉》中饰演大龄单身女青年王莉。 2020年，主演音乐电视剧《蜗牛与黄鹂鸟》播出，在剧中饰演林雨眠。