2002年，在动作剧《野人时代》第25集中客串出演。
2003年，以大学生身份出演爱情家庭剧《玫瑰战争》。同年， 参演青春片《热血男儿》。
2004年，参演青春校园片《芭蕾培训班》。
2005年，参演动作片《台风太阳》。同年， 参演爱情偶像剧《那夏天的台风》。4月17日，出演《Drama City 》单篇“今天晚上别回家”。10月，与朴孝珠搭档主演武侠历史片《别巡检》，扮演巡检金强宇一角。
2006年1月，参演剧情片《假如你是我2》。5月，参演动作犯罪片《暴力城市》。8月，参演动作犯罪片《生死决断》。同年，与玉智英、朴敏智主演青春片《彼得潘的公式》，饰演了处在长大边缘的19岁男孩韩洙，获得第27届青龙电影节最佳新人奖和第43届百想电影类最佳男新人提名。
2007年，与韩智敏合作主演了由孙太雄执导的恐怖惊悚片《解剖学教室》，该片讲述了围绕6名医学大学生所发生的疑问杀人事件。
2008年6月，温朱万与申敏儿搭档主演了郭在容执导的喜剧动作片《武林女大学生》，饰演与小熙青梅竹马一起练习武术的一英。10月27日，温朱万因入伍暂停演艺活动。
2010年12月3日，温朱万结束兵役并于随后回归演艺圈。
2011年，与李素妍联合主演TV周末剧《我的爱在我身边》。
2012年2月，温朱万联手高俊熙、尹珍瑞主演了根据德国小说改编的爱情剧《一年十二个男人》，饰演酒店代理摩羯男车镇武。5月，在影片《金钱的味道》中扮演对金钱与名誉都充满了欲望和贪念的财阀第三代子弟，挑战自我拍大尺度床戏
。11月，与李英雅合作主演恐怖爱情片《树木葬》。
2013年7月，参演了由金容秀执导的动作古装剧《剑与花》，饰演宝藏王。11月，温朱万与金宣儿、马东锡 、李青儿出演同名网络漫画改编的悬疑惊悚片《两个心脏》，饰演人偶雕刻家连环杀手。
2014年5月，与宋承宪、林智妍主演了以1969年越南战争时期为时代背景的爱情片《人间中毒》，饰演真大卫是钟佳欣的丈夫。8月，与赵宝儿搭档主演爱情喜剧《剩余公主》，饰演擅长写自传的李贤明，该剧讲述人鱼公主变身成为人类后为寻找真爱在首尔开始新生活的故事。同年，与宋允儿、李东旭出演恐怖片《不要忘记我》。此外，还出演了周末特别剧《Drama Special－乱停车》。
2015年5月，与朱相昱、金宣儿、黄善熙主演KBS水木剧《蒙面检察官》，饰演精英检察官姜贤雄。8月26日，与文根英出演SBS电视台新周三周四剧《村庄：阿奇阿拉的秘密》，将饰演多年在国外留学，回到家乡后卷入一系列事件的男主人公。