2006年，出演刘远东执导的悬疑探案电影《况钟传奇》，在片中饰演男二号张宪。
2009年，与焦恩俊、孙菲菲、王同辉合作主演抗战剧《等到胜利那一天》，在剧中饰演特务机构指挥官阿彪，这是他的首部电视剧作品。
2010年，与陈大伟、潘冠男合作主演都市情感电影《逃跑新郎》，在片中饰演幽默风趣的男主角吴同。
2011年，出演苏飞执导的科幻动作电影《无忧之城》，在片中饰演男主角萧飞；同年，与黄海冰、乔振宇、李曼合作主演革命战争剧《血色樱花》（原名《乱世情缘》），在剧中饰演地下党情报员平川。
2013年，与侯梦瑶、居文沛、王仁君合作主演古装宫廷剧《上官婉儿》，在剧中饰演阴险狠毒的酷吏周兴，这是他的首部古装剧作品；同年，出演龙江波执导的公益微电影《森林故事》，在片中饰演男主角哲人。2015年，与贾青、张晓龙、邱胜翊合作主演都市情感剧《爱人的谎言》，在剧中饰演单纯阳光的富家子弟Jason，从而获得更多关注。
2016年，出演卢允泽执导的都市爱情电影《爱你是最美的时光》，在片中饰演霸道总裁颜明。
2018年5月27日，与张柏芝、吴建豪等合作出演由张哲书执导的都市情感剧《如果，爱》在湖南卫视金鹰独播剧场首播，他在剧中饰演项北，并献唱插曲《虚度时光》；同年，与黄轩、佟丽娅合作出演由安建执导的都市职场剧《完美关系》，在剧中饰演一位可以动手绝不动嘴的空乘；同年，出演由张挺执导的古装历史剧《大明皇妃·孙若微传》，在剧中饰演一位恃才傲物的大画家谢缙；同年，出演古装武侠剧《小女花不弃》，在剧中饰演药灵庄大公子林玉泉。2019年，出演电视剧《大明风华》，饰演谢缙。2019年在电视剧《99分女朋友》中饰演苏子薪。同年12月，推出个人专辑《注定》。2020年出演古装励志轻喜剧《小女霓裳》。
高凯元不仅有着高大俊朗的外形，他还有着同龄人所没有的忧郁眼神和沉稳气质。他不仅学习成绩优秀，而且表演功底也很扎实。高凯元在电视剧《等到胜利那一天》中，虽然所塑造的反派角色与他本人的性格有着很大的出入，但他还是将角色的面部表情表演到位，而人物的内心他也拿捏到位。高凯元身穿黑色的修身西装，配上白衬和黑色领带尽显熟男魅力。高凯元身穿黑底白点衬衣搭配修身皮裤，尽显其完美比例的身材，而看似凌乱的发型也肆意张扬，举手投足间还洋溢着率真本性（新浪评）。