2004年，在湖南卫视年举办的金鹰之星《华谊星势力》华谊新秀选拔活动中获得亚军而正式出道。[1]

2005年6月，梁大维主演了改编自张小娴作品的都市情感剧 《如果月亮有眼睛》。剧中，梁大维饰演新人演员李一愚，这也是他的首部电视作品。[2]

2007年5月，梁大维出演了赵宝刚执导、陆毅主演的抗日剧《夜幕下的哈尔滨》[3]。在剧中，梁大维饰演的卢守全是位18岁的富家公子,也是剧中李小冉的弟弟。同年8月，梁大维出演了以牟氏庄园真实的历史背景为创作基础的作品《牟氏庄园》[4]，扮演了牟五爷的儿子“牟才”。

2008年3月，梁大维首次以清装扮相与袁弘、小宋佳合作了古装剧《天地民心》[5]，出演剧中主线人物“怪才”张牧。同年11月，梁大维主演了青春励志电影《王子雄兵》[6]，扮演富家子弟王梓。

2009年3月，梁大维与古天乐、黄奕、莫文蔚主演由尔冬升监制的贺岁影片《一路有你》[7]。梁大维在其中饰演的黄奕的小叔子张和。

2012年3月，拍摄了改编自电影的《大兵小将》[8]，在剧中挑大梁饰演“大反派”云公子。

2013年9月，梁大维主演了张纪中制片的史诗传奇大剧《英雄时代》。饰演风君离。

2014年，与郭京飞搭档，主演了悬疑探案剧《暗黑者》[9]，饰演高富帅的理财师薛天，狂揽众多粉丝。

2015年，主演中国首部奇幻题材网络剧《执念师》。剧中，梁大维饰演拥有执念超能力的开锁名将王大锁。同年8月，梁大维强势回归《暗黑者2》[10]，饰演依旧帅气逼人的理财师薛天。同年，再次主演电影《追爱大冒险》[11]，饰演男主张天羽。

2016年5月，梁大维与黄志忠合作电视剧《金水桥边》[12]，饰演黄志忠的弟弟钱有财。同时梁大维回归《执念师2》[10][13]，分别饰演现代与未来版的王大锁。同年6月，梁大维再次与郭京飞、张歆艺合作都市轻喜剧《她很漂亮》[14]，出演嘻哈主持司徒浩。同年8月，与刘烨、欧豪主演刘伟强执导的“建国三部曲”的第三部《建军大业》[15]，出演革命先烈陈赓同志。12月与周琳皓再次合作《热血书院》[16]，饰演男主张谊。

2017年1月，与于朦胧、毛晓彤主演青春偶像剧《谁的青春不叛逆》[(被pua是什么意思梗？被pua的意思就是你可能被欺骗了。或者正在遭受着pua。我们很多人认为pua只是在男女情感中的欺骗，其实职场、人际交往等各个方面我们都可能会面临被pua。)17]；8月，拍摄商战言情电视剧《温暖的弦》[18]。