2005年，乔任梁参加湖南卫视的金鹰之星“自由我心声”比赛，获全国冠军。
2007年，参加东方卫视选秀节目《加油好男儿》，获全国亚军；7月，签约橙天娱乐集团，正式以歌手身份出道；10月，举行首本写真集《Klash-IMI》上海签售会，连续签售5小时，销量破5000；11月，发行首支个人单曲《新的约定》。
2008年1月，发行首张个人EP《今天开始》，位列年度专辑销售榜前十；5月10日，举行首场“我爱摇滚”北京liveshow“ ；11月1日，举行“我爱摇滚”上海演唱会。
2009年2月14日，发行英伦风格单曲《可爱的你》，在音乐电台Music Radio蝉联冠军；7月24日，乔任梁首部电影《夜店》上映，并亮相上海和日本国际电影节，与此同时，乔任梁还演唱了该电影的主题曲《Tonight》；8月，出演首部改编自漫画的青春励志剧《加油网球王子》，在剧中扮演倔强不服输的齐远；同月，与霍建华合作主演苦情剧《新一剪梅》，在剧中饰演邢寡妇的儿子邢正扬；9月，发行图文书《私生活》；10月，发行Windows7主题曲《梦想的窗》，乔任梁成为微软Windows亚太地区主题曲的演唱者；12月13日，首张专辑《钻石》发行并于上海签售，再次打破该剧院开馆以来的签售记录，现场5000张碟销售一空。
2010年2月，与朱时茂主演喜剧电影《戒烟不戒酒》，在片中饰演严保久的女婿林红星；5月，与闫妮、于越主演怀旧电影《我11》，在片中饰演“二流子”卫军哥 ；8月，与柯彤合作主演青春偶像电影《战墙》，在片中饰演涂鸦高手“阿辉”。
2011年1月，与陈乔恩主演的古装神话剧《春光灿烂猪九妹》，在剧中乔任梁饰演孙悟空钱多文，该剧与各地方台同步播出，两周不到，总点击率突破近千万，单日点击最高达到百万；9月，与林心如、严屹宽合作出演改编自慕容湮儿的同名小说的古装剧《倾世皇妃》，乔任梁在剧中首度披上古装战袍，出演宋朝皇帝“赵匡胤”；同月，与蓝燕主演爱情喜剧电影《别闹，改日》，在片中饰演大城市中默默无闻的平凡青年赵小晨，该剧仅一天的时间就突破二百万点击；10月，与周渝民、徐若瑄合作主演职场励志喜剧《与时尚同居》，在片中饰演“富二代”；11月，与蓝正龙、杜汶泽主演狂想喜剧电影《巨额交易》，乔任梁首次转型饰演“苦逼男”刘易郡；同年，在微电影《爱有多久》中饰演一名国外留学归来的有志青年。
2012年4月，出演丁小洋执导悬疑微电影《狄小杰事件簿》，在影片中饰演中国版"柯南"狄小杰 ；同年，主演侦探品牌季播剧《新神探联盟》，乔任梁饰演穿越时空的锦毛鼠，上演新一轮猫鼠斗；6月，与于小伟、邬君梅主演悬疑惊悚电影《查无此人》，在片中饰演李春，并献唱主题曲《找》 ；同月，与佟丽娅、戚薇合作主演都市情感剧《我的经济适用男》，在剧乔任梁饰演的青春、豁达、幽默的“海归”男杨帆，与稳重、事业有成的职场女强人莫柔（戚薇饰演）成为了一对欢喜冤家；7月，再次主演惊悚片《十二星座离奇事件》，在影片中饰演巨蟹座的魔术师陈晓峰，这也是乔任梁首度饰演魔术师一角，该电影获得第二届“乐视影视盛典”年度最具期待惊悚片大奖；8月，与吴镇宇合作主演风情喜剧电影《请叫我英雄》，在片中饰演欧阳先生冒名儿子彭达，并与林雪在电影中组成了居家兵团；10月10日，正式签约华纳音乐集团；10月12日，发行个人单曲《复活》，并获得第20届中歌榜《年度金曲》；11月，与陈奕迅、莫文蔚合作出演喜剧电影《东成西就2011》，在片中乔任梁饰演的是一个冷酷无情的黑道大哥；12月10日，乔任梁个人专辑《Pin.K/拼》正式发行，这张专辑为乔任梁加盟华纳音乐集团后的首张个人专辑，专辑收录曲《与我无关》成为电视剧《胜女的代价2》的插曲 ，专辑收录曲《You are beautiful》被奥地利国家旅游局选作推广曲；同年，与何润东、陈意涵、陈匡怡等主演电视剧版《小时代》，饰演作家崇光。
2013年3月，与黄晓明、陈乔恩共同主演年代剧《锦绣缘之华丽冒险》，乔任梁饰演痴情高富帅向英东 ；4月25日，乔任梁凭借专辑《Pin.K拼》获得2012年度MusicRadio中国TOP排行榜“年度校园人气男歌手"奖；5月，与赵丽颖、陈晓合作主演古装宫廷励志剧《陆贞传奇》，在剧中饰演孝昭帝“高演”；同月，在微电影《乐潮》中乔任梁饰演一位颇具才华的服装设计师，并献唱同名片尾曲《乐潮》同年，出演电影《千城》；7月，与闫妮合作出演由李继贤导演的电影《夜夜夜》；8月，参演导演陈铭章执导的都市情感剧《半步天涯》，在剧中饰演励志青年任一凡；同年，受邀拍摄《真维斯土豆最音乐》的主题曲《Young For You》的MV ；同年，受邀参加浙江卫视水上运动竞技节目《冲关我最棒之疯狂保龄球》的录制；同年，在“天涯四美”的评选中获得新“天涯四美”称号；同年，与郭采洁首度合作微电影《爱情没有温差》，在片中饰演乔默。
2014年4月，受邀担任“第23届中国真维斯杯休闲装设计大赛”活动的推广大使，并为到场嘉宾演绎其为大赛量身打造主题曲—《耀·出色》；6月2日，与闫妮、耿乐共同主演犯罪喜剧片《疯狂72小时》，在片中饰演帅气偷心贼鸵鸟；6月6日，与任泉共同主演悬疑推理电影《死亡邮件》；7月，与陈意涵、江铠同出演现代青春偶像剧《小时代》，在剧中饰演周崇光；同月，主演蒋家骏执导的都市时尚爱情喜剧《爱情回来了》，在剧中乔任梁饰演歌手承磊；8月22日，发行第三张个人EP《耀·出色》，收录了包括《乐潮》、《火光》等在内的5首歌曲，其中同名主打歌曲《耀·出色》还成为了第23届中国真维斯杯休闲装设计大赛推广主题曲。
2015年8月，与童瑶合作主演时尚话题剧《定制幸福》，在剧中乔任梁饰演的赛车手展望；10月13日，推出单曲《我们都不坏》；同年，参演青春爱情电影《致青春·原来你还在这里》，饰演沈居安一角；12月5日，参加第九届音乐盛典咪咕汇，并获年度飞跃进步男歌手奖；12月，出演奇幻喜剧电影《万万没想到:西游篇》，在片中饰演奔波儿灞。
2016年4月，主演郑大圣执导谍战剧《代号》，在剧中饰演英租界工部局警务处侦缉二队探长冯九思；9月2日，与赵丽颖、吴映洁再度合作主演青春怀旧电影《我们的十年》，在影片中乔任梁饰演电脑天才郭宇辰；同年，与陈乔恩、王凯合作主演时尚都市爱情剧《放弃我，抓紧我》，在剧中饰演厉薇薇发小兼未婚夫霍骁。12月10日，发行同名专辑《乔任梁》，专辑中收录的《燃烧》更是由乔任梁亲自作词作曲。2018年5月30日，与郭品超、热依扎合作主演的抗战剧《北国英雄》在江苏综艺频道播出，剧中乔任梁饰演抗联参谋沈雷志。