2003年，金东旭出演由Baek Woon-Hak执导的惊悚电影《地铁危机》；同年出演由郑国顺执导韩国与中国电影集团合作拍摄的动作电影《我的老婆是大佬2》。2004年，出演电影《芭蕾舞蹈教室》，剧中饰演金纪泰一角。2005年，出演闵奎东执导的情感故事电影《我一生最美丽的一周》。

2006年，出演由李宋熙日执导，李英勋、金南佶主演的一部同性恋电影《绝不后悔》，剧中饰演宋明一角；随后出演安炳基执导高小英、姜成珍主演的恐怖电影《公寓》，剧中饰演申都一角。

2007年，出演电影《神灯仙女》；同年出演由金泰希执导，赵允熙、金清主演的的现代剧情片电影《同居，同乐》，剧中饰演秉石；随后出演李允贞执导，尹恩惠、孔刘主演的喜剧电视剧《咖啡王子1号店》剧中饰演陈夏琳；随后出演由金成旭执导，徐道营、朴彩京主演的电视剧《无法阻挡的婚姻》，剧中饰演王叁百。

2008年，出演由丁正化执导，朴真熙、赵汉善主演的爱情喜剧电影《甜蜜的谎言》，剧中饰演智勋。2009年，出演由韩国、日本联合制片武正晴执导，金桢勋、斋藤工主演的剧情电影《首尔咖啡馆》，剧中饰演相仁；同年出演由金容华编导，河正宇、金基石主演的体育电影《国家代表》，剧中饰演洪哲，并且凭借该剧获得“Director's CUT”最佳新人奖；随后出演由许秦豪、闵奎东等联合执导，黄政民、金康宇等16位演员出演的以“性爱”为主题的多段式电影《五感图》，剧中饰演知云 ；同年出演由黄义京、金元锡执导李栋旭 、金贤珠 、李荷妮主演的爱情伦理电视剧《伙伴》，剧中饰演尹俊。

2010年，出演由林太宇导演，金贞秀编剧，柳东根、梁美京主演的电视剧《蒲公英家族》，剧中饰演载河 ；同年客串由张由政执导，孔刘、林秀晶主演的舞台剧《寻找初恋事务所》改编的爱情喜剧电影《寻找金钟旭》；随后出演由金东郁执导，金应秀、沈 恩敬主演的喜剧电影《快乐杀人者》，剧中饰演郑旻；同年出演MV《拜托我的男朋友》。2012年8月30日正式入伍。

2011年，出演由金大承执导，赵茹珍、金民俊主演的情色电影《后宫：帝王之妾》，剧中饰演圣源大君；同年出演由许宗昊编导，郑在泳、全度妍主演的动作电影《倒计时》，剧中饰演许宗昊；随后出演由边胜旭执导，朴敏英、金艺纶主演的恐怖电影《猫：看到死亡的两只眼睛》，剧中饰演俊石  ；同年出演由张镇执导的同性题材电影《浪漫天堂》，剧中饰演智旭一角。

2014年，出演由赵贤卓导演、赵贤庆编剧、郑柔美、吴智昊领衔主演电视剧《下女们》，剧中饰演金银奇，5月29日正式退伍复出。2015年，出演由崔道勋执导，李清娥、崔汝珍、尹仲勋主演的运动励志电视剧《Riders：抓住明天》，剧中饰演车基俊；随后在电视剧《看见鬼的刑警处容2》中客串兽医。

2018年4月，主演MBC月火剧《特别劳动监督官赵掌风》；5月，参演的《与神同行：罪与罚》获得韩国第23届春史电影节艺术电影部门特别奖最佳男配角奖；9月12日，参演电视剧《客：The Guest》在OCN电视台水木档首播。

2019年，在2019 MBC演技大赏上，以《特别劳动监督官赵掌风》获得月火剧部门男子最优秀演技赏和大赏。