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》,获得广泛好评 。2008年1月27日,乔任梁个人首张EP《今天开始》举办了首场EP签售见面会 ;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,他特别演唱了母亲最爱的歌曲《我只在乎你(邓丽君)》
2009年2月14日,发行英伦风格单曲《可爱的你》,在音乐电台MusicRadio蝉联冠军;4月4日,图文书《私生活》上市,这是送给粉丝们的第二份礼物;7月24日,乔任梁首部电影《夜店》上映,并亮相上海国际电影节 ,他还是该电影的主题曲《Tonight》的演唱者 ;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 ;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》 ,在片中饰演叛逆犀利的卫军哥;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,为体现角色特色,他设计了一个“金算盘” ;3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” ;8月18日,与蓝燕主演的爱情喜剧电影《别闹,改日》首播,其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”武阳 ;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驹哥 ;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《Youarebeautiful》被奥地利国家旅游局选作推广曲 。
2013年3月,与黄晓明、陈乔恩共同主演年代剧《锦绣缘华丽冒险》,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》;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《YoungForYou》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,乔任梁受邀担任“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《小时代之折纸时代》,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6月4日,乔任梁在青春爱情电影《致青春·原来你还在这里》的戏份全部杀青,其饰演沈居安一角 ;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》 ; 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 。此外,乔任梁在恋爱综艺《我们相爱吧》中与95后少女偶像徐璐组成的“慌张夫妇”吸引了大批粉丝 。
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。