1988年，車勝元成為模特，并由此進入演藝圈。1995年，出演首部電視劇《風之歌》。1997年，參與拍攝首部電影《漢城假日》；同年參演了電視劇《紐約故事》。
1998年，主演由李光勛執(zhí)導的愛情電影《赤色人鬼戀》。1999年，參與拍攝電影《加油站襲擊事件》；同年與宋承憲、李美妍、裴斗娜聯(lián)袂主演SBS電視劇《
愛情故事》。
2000年，與金秀路、劉智泰、金圭莉共同主演了槍戰(zhàn)片《烈火焚城》（又名《LiberaMe》）。2001年，車勝元主演了金尚鎮(zhèn)導演的喜劇片《新羅月夜》，該片以400萬的觀影人次成為“韓國年度十大賣座電影”。
2002年，主演的喜劇片《光復節(jié)特赦》在韓國的觀影人次超過307萬，成為“韓國年度十大賣座電影”。
2003年，車勝元主演了學校題材的影片《老師你好》，該片在韓國的觀影人次達到240萬；之后與權(quán)相佑、金敏貞合作主演愛情電影《
X計劃》；同年車勝元憑借《
保鏢》獲得KBS演技大賞最優(yōu)秀演技賞，憑借《光復節(jié)特赦》獲得第39屆百想藝術大賞最佳男演員獎。
2004年，車勝元在金尚鎮(zhèn)執(zhí)導的喜劇鬼片《
幽靈鬼屋》中扮演一位能夠看到幽靈的男人；同年友情出演李志勛、廉晶雅主演的電影《女老師VS女學生》。
2005年，車勝元一改喜劇路線，主演了金大勝執(zhí)導的懸疑片《血之淚》；同年與申河均、金智秀、柳承龍共同主演懸疑電影《
請在鼓掌的時候離開》，飾演性格火爆的檢查官崔延奇。2006年，車勝元主演了愛情片《國境的南邊》。
2007年，車勝元在電影《兒子》中第一次挑戰(zhàn)父親的角色，并且憑借劇中塑造的強植一角獲得第15屆春史大賞男子優(yōu)秀演技賞；同年，車勝元參與拍攝了張圭成執(zhí)導的喜劇片《郡守與里長/里長與郡守》，該片于2007年3月29日在韓國上映。
2008年，車勝元拍攝了郭景澤監(jiān)制的動作片《有仇必報》（又名《以牙還牙》），扮演兼?zhèn)淅潇o頭腦和大膽行動力的天才罪犯安玄珉；截至2008年12月，《有仇必報》在韓國的觀影人次超過了250萬，成為“韓國年度十大賣座電影”。
2009年，車勝元再次回歸電視劇領域，在SBS水木劇《
市政廳》中飾演夢想當總統(tǒng)的仁州市副市長祖國，此劇從首播到結(jié)束，收視率在同時段播出的水木劇中一直排在第一位；8月，與黃正民、韓智慧、白成鉉共同主演李俊益執(zhí)導的古裝片《沖破云層之月》；11月，車勝元接拍了戰(zhàn)爭電影《到炮火中去》。
2010年3月，主演SBS電視劇《雅典娜：戰(zhàn)爭女神》，飾演恐怖組織“雅典娜”的首領孫赫；6月16日，車勝元主演的戰(zhàn)爭片《到炮火中去》在韓國上映，該片上映19天后觀影人次突破了240萬。
2011年，與孔孝真、尹啟相、劉仁娜共同主演MBC水木劇《最佳愛情》，飾演性感、體貼的男明星獨孤真，憑借該劇車勝元獲得2011年MBC演技大賞男子迷你劇系列最佳男主角獎。
2012年，與鄭雨盛、秀愛、金民鐘聯(lián)袂主演動作電影《
雅典娜：無間諜局》，飾演美國情報局東亞分部的部長孫赫。2013年，主演張鎮(zhèn)導演執(zhí)導的動作電影《高跟鞋》。
2014年，與李勝基、高雅拉、安宰賢共同主演SBS水木劇《你們被包圍了》，飾演刑警組組長徐判錫。
2015年，與李W熹、金載沅、徐康俊共同主演4月13日首播的MBC月火劇《華政》，飾演朝鮮王朝第十五代君主光海君。
