车胜元1988年,车胜元成为模特,并由此进入演艺圈。1995年,出演首部电视剧《风之歌》。1997年,参与拍摄首部电影《汉城假日》；同年参演了电视剧《纽约故事》。1998年,主演由李光勋执导的爱情电影《赤色人鬼恋》。1999年,参与拍摄电影《加油站袭击事件》；同年与宋承宪,李美妍,裴斗娜联袂主演SBS电视剧《爱情故事》。2000年,与金秀路,刘智泰,金圭莉共同主演了枪战片《烈火焚城》。2001年,车胜元主演了金尚镇导演的喜剧片《新罗月夜》,该片以400万的观影人次成为“韩国年度十大卖座电影”。2002年,主演的喜剧片《光复节特赦》在韩国的观影人次超过307万,成为“韩国年度十大卖座电影”。车胜元2003年,车胜元主演了学校题材的影片《老师你好》,该片在韩国的观影人次达到240万；之后与权相佑,金敏贞合作主演爱情电影《X计划》；同年车胜元凭借《保镖》获得KBS演技大赏最优秀演技赏,凭借《光复节特赦》获得第39届百想艺术大赏最佳男演员奖。2004年,车胜元在金尚镇执导的喜剧鬼片《幽灵鬼屋》中扮演一位能够看到幽灵的男人；同年友情出演李志勋,廉晶雅主演的电影《女老师VS女学生》。2005年,车胜元一改喜剧路线,主演了金大胜执导的悬疑片《血之泪》；同年与申河均,金智秀,柳承龙共同主演悬疑电影《请在鼓掌的时候离开》,饰演性格火爆的检查官崔延奇。2006年,车胜元主演了爱情片《国境的南边》。剧照2007年,车胜元在电影《儿子》中第一次挑战父亲的角色,并且凭借剧中塑造的强植一角获得第15届春史大赏男子优秀演技赏；同年,车胜元参与拍摄了张圭成执导的喜剧片《郡守与里长,里长与郡守》,该片于2007年3月29日在韩国上映。2008年,车胜元拍摄了郭景泽监制的动作片《有仇必报》,扮演兼备冷静头脑和大胆行动力的天才罪犯安玄珉；截至2008年12月,《有仇必报》在韩国的观影人次超过了250万,成为“韩国年度十大卖座电影”。2009年,车胜元再次回归电视剧领域,在SBS水木剧《市政厅》中饰演梦想当总统的仁州市副市长祖国,此剧从首播到结束,收视率在同时段播出的水木剧中一直排在第一位；8月,与黄正民,韩智慧,白成铉共同主演李俊益执导的古装片《冲破云层之月》；11月,车胜元接拍了战争电影《到炮火中去》。2010年3月,主演SBS电视剧《雅典娜：战争女神》,饰演恐怖组织“雅典娜”的首领孙赫；6月16日,车胜元主演的战争片《到炮火中去》在韩国上映,该片上映19天后观影人次突破了240万。《TheCityHall》剧照2011年,与孔孝真,尹启相,刘仁娜共同主演MBC水木剧《最佳爱情》,饰演性感,体贴的男明星独孤真,凭借该剧车胜元获得2011年MBC演技大赏男子迷你剧系列最佳男主角奖。2012年,与郑雨盛,秀爱,金民钟联袂主演动作电影《雅典娜：无间谍局》,饰演美国情报局东亚分部的部长孙赫。2013年,主演张镇导演执导的动作电影《高跟鞋》。2014年,与李胜基,高雅拉,安宰贤共同主演SBS水木剧《你们被包围了》,饰演刑警组组长徐判锡。2015年,与刘海镇,孙浩俊共同出演1月23日开始播出的《三时三餐》渔村篇第一季。同年,与李沇熹,金载沅,徐康俊共同主演4月13日首播的MBC月火剧《华政》,饰演朝鲜王朝第十五代君主光海君。10月9日继续参演10月9日起播出的《三时三餐》渔村篇第二季。2016年,出演7月1日首播的《三时三餐》高敞篇,8月出演康佑硕导演执导的电影“古山子：大东舆地图”,饰演朝鲜地理学家金正浩。2017年,出演李海英执导的电影《毒战》,在片中饰演与警方合作的贩毒组织成员；12月,出演电视剧《花游记》。2018年,出演李海英导演执导的电影《加油,李先生》。2019年2月出演TVN综艺《西班牙寄宿》,同年3月播出,共11集。2019年,出演灾难电影《地陷》。同年,客串第77届威尼斯国际电影节非竞赛单元的邀请作品电影《乐园之夜》。2020年,出演《三时三餐》渔村篇5。2021年,与金秀贤合作出演由英国BBC《CRIMINALJUSTICE》改编的电视剧《某一天》。2022年,主演的电视剧《我们的蓝调》于4月9日在韩国tvN电视台播出。2023年1月2日,参演的电影《暴君》开机。
2014年4月22日下午,韩国艺人车胜元为“岁月号”沉船事故的遇难者家属捐赠了1亿韩元,这笔钱用于遇难者家属在事故发生地的饮食起居和购买救护用品。