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,在胡歌、何润东主演的电视剧《少年杨家将》中饰演小杨六郎。同年12月,参演电视剧《封神榜之凤鸣岐山》饰演“小哪吒”。
2006年,在孙协志、刘涛、吕良伟主演的电视剧《魔剑生死棋》中饰演官云宝。
2007年,在马雅舒、刘恺威主演的电视剧《顺娘》中饰演金水。
2008年,参演秦岚、林文龙、郑佩佩主演的电视剧《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,《家有外星人》于2009年暑假期间首轮强势登陆多家卫视频道;参演苦情剧《娘妻》,饰演童年高耀宗;参演马雅舒、谢祖武主演的电视剧《谁知女人心》,饰演喜儿;主演电影《川川和洋洋》,饰演洋洋。
2011年,参演陈朱煌导演的电视剧《团圆》,饰演童年刘士文;主演电视剧《自古英雄出少年》,饰演“大丈夫”邵阳。
2012年,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,分别扮演少年王天晟和王明辉(王天晟和彩霞的儿子)。
2014年,主演电视剧《琅琊榜》,饰演飞流;参演蒋劲夫、陆毅主演电视剧《秦时明月》饰演子婴;与张翰、古力娜扎主演《山海经之赤影传说》。
2015年2月,参演网络剧《仙剑客栈》,饰演男一号李逍遥;4月录制湖南卫视《好好学吧》担任守擂队长;参演湖南卫视周播剧《旋风少女》,饰演胡亦枫;6月1日参与录制《快乐大本营》;6月27日参与录制《我们都爱笑》;7月4日录制《优酷全明星》。