1979年，寇振海在电影《雪青马》当中，首次以配音形式出现。随后，寇振海首次参演汤晓丹执导的，历史战争电影《傲蕾·一兰》，饰演精奇里·奥布库，本剧获得1979年文化部优秀影片奖。同年参演颜碧丽执导的爱情电影《爱情啊，你姓什么？》，饰演钟强。

1981年，在徐苏灵执导的，悲喜剧电影《月亮湾的笑声》中饰演江贵根。1982年，在刘玉河执导的《第三女神》当中，饰演李志国。

1984年，寇振海在《少帅传奇》、《张学良传奇》、《张学良与郭松林》、《民国特大谋杀案》饰演主要角色张学良。同年在刘中明执导的，悬疑反特电影《智斗美女蛇》当中，饰演陈洪烈。同年搭档李羚、主演张圆执导的爱情剧《黄山来的姑娘》，饰演齐大力；该片获1984年文化部优秀影片二等奖、长春电影制片厂、吉林省小百花奖、文化部全国优秀影片奖。

1985年，寇振海搭档张丰毅，主演根据陈映真的同名小说改编电影《夜行货车》，饰演林荣平。

1986年，寇振海搭档赫海泉，客串周予执导的民国战争电影《直奉大战》，饰演张学良。

1987年至1992年，寇振海在《少帅春秋》、《死刑与婚礼》、《杨虎城》当中继续演绎主要角色“张学良”。同年参演电影《同龄女友》饰演小剥。

1991年，参演刘中明执导的武侠电影《索命飞刀》，饰演反一号黄天霸。

1993年，搭档周里京、参演赵为恒执导的战争电影《炮兵少校》，饰演常松。同年参演陈清国、乐英捷联合执导的谍战剧《满洲虎行动》，饰演张学良。

1994年，寇振海与蒋勤勤、张秋歌、徐少华主演古装历史剧《西施》，饰演吴王夫差；同年参演《冯白驹将军》饰演马白山。同年参演杨晶执导的惊悚犯罪电影《生死关头》。

1997年，搭档李媛媛、陈肖依、杨雨婷参演《好好过日子》，饰演周博华。

1999年，在《李克农》当中，继续饰演张学良。同年参演戴示安执导，胡杏芬同名散文改编的《胡知凡太太》。

2000年，搭档赵薇、苏有朋、林心如主演琼瑶小说《烟雨》改编而成的电视剧《情深深雨濛濛》，饰演陆振华。

2001年，再次与苏有朋、王艳合作《无敌县令》饰演王艳的父亲皇帝。参演李平执导的古装爱情剧《格格要出嫁》，饰演摄政王多尔衮。

2002年，5月搭档陈坤、董洁、刘亦菲参演《金粉世家》，饰演金铨。

2003年，4月参与袁英明执导的《黄金时代》，饰演白应满。11月客串胡静主演的《谎言》，饰演柯炳贤。12月再次搭档苏有朋、蔡琳、保剑锋参演侠义爱情剧《杨门虎将》，饰演潘仁美。

2004年，11月参演张子恩执导的《京华烟云》，饰演封建家长曾文伯。同年搭档袁弘、杨幂主演古代青春励志剧《上书房》，饰演雍正帝。

2005年，2月搭档温碧霞、刘涛共同主演反特题材《凤凰迷影》，饰演韩庭峰。3月与杜淳、温兆伦出演古龙著作改编的《大旗英雄传》，饰演夜帝。4月份参与余秉中执导的翻拍剧《小城故事》，饰演唐启华。7月搭档李芯逸、万梓良主演反映当代都市情感生活的作品《花自飘零》，饰演李海文。8月参演何伟执导的《银杏飘落》，饰演詹万年。9月份搭档陈晓东、翁虹主演国内首部讲述“端砚“历史与文化的作品《砚道》，饰演萧劲竹。同年寇振海与李铭顺、张世、欧阳震华主演古装神话剧《福禄寿三星报喜》，饰演玉帝。

2006年，6月参演古装剧《大明玉玺》，饰演皇上。11月参演由陈伟祥、郑延渝联合执导的年代剧《小城往事》，饰演白克礼。12月参演焦锋与李元科联合执导的偶像悲喜剧《日落之前爱上你》，饰演张政。同年搭档刘晓庆、主演胡意涓与潘雷联合执导的苦情戏《女人何苦为难女人》，饰演佟振海。

2007年，2月搭档舒畅、拍摄一部青春励志片《双城变奏》，饰演章怀恩。4月份参演由邓鉴泉执导的时尚情感剧《女人泪》，饰演伍开云。8月份参演程小东执导的功夫片《江山美人》，饰演藤伯常。9月份参演根据真实感人故事改编而成的《良心无悔》，饰演吴天河。

2008年，3月份参演由陈伟详执导的民国苦情戏《牌坊下的女人》，饰演佟善群。7月份参演由澄丰执导的温情励志剧《我是一棵小草》，饰演刘总。9月份参演由王文杰执导的《北方有佳人》饰演殷诚茹。

2009年，2月份参演国庆六十周年献礼剧《决战黎明》，饰演佟强。7月份参演由赖水清执导的年代家族戏《再见艳阳天》，饰演方世藩。9月份参演由乔梁执导的海岩三部曲之《拿什么拯救你,我的爱人》，饰演罗保春。11月份参演了由曾丽珍执导的年代戏《来不及说我爱你》，饰演尹楚樊；随后，参与张孝正执导的年代梨园苦情戏《梨花泪》，饰演叶正祥。同年参演《南城遗恨》饰演方建南。

2010年，4月份参演滕文骥执导的，根据同名小说改编的《三十里铺》，饰演贺德泉；随后，又与胡储玺执导的古装巨制《秦香莲》，饰演王延龄。7月份参演由高希希执导的《独家披露》，饰演方守道。9月份参演都市家庭励志剧《完美丈夫》，饰演父亲；随后，又参与朱锐斌执导的年代戏《扇娘》，饰演徐宝堂；11月份参演革命题材戏《博弈》饰演李鸿业；然后，又参与古装武侠探案剧《七侠五义人间道》，饰演李鸿业；12月份参演描写发生在青岛的抗日传奇故事的电视剧《岛城风云》，饰演洪轩。

2011年，4月份参演由寇占文执导的谍战戏《黎明绝杀》，饰演廖成凯。5月份参演由女作家瑛子同名小说改编而成的作品《宝贝战争》，饰演柳洪亮；然后，又参与张自强执导的年代苦情戏《如意》，饰演谭老爷。6月份参演由徐耿执导的，都市爱情喜剧《先结婚后恋爱》，饰演田父。8月份参演年代励志偶像剧《胜利者》，饰演项国强。11月份参演钟少雄执导的《隋唐演义》，饰演李渊。

2012年，1月参演由苏沅峰执导的，现代都市情感大剧《金玉满堂》，饰演刘劲成。8月份参演游达志执导的，中国首部3D影视剧《十二金钱镖》，饰演柳兆鸿。同年，参与张孝正执导的《唐宫燕》，饰演武三思。11月参演何涛执导的梨园题材电视剧《头牌》，饰演赵月桥。

2013年，1月份参演李慧珠执导的古装戏《宫锁连城》，饰演翁哈岱。6月份参演古装校园偶像剧《犀利仁师》，饰演公孙毅。12月为庆祝中国国家话剧院组建12周年，参演田沁鑫改编、被誉为"北京第一戏"的话剧《四世同堂》，饰演说书人。

2015年，拍摄都市热血励志偶像剧《麻辣变形计》，饰演催眠大师陈思清一角；参演大型古装电视连续剧《大汉情缘之云中歌》，饰演“霍光”一角。与Angelababy、陆毅、杜淳合作；12月，接拍了民国情感剧《陈炉古镇》，饰演古镇青瓷窑主，并与赵毅、李明搭档此剧。

2017年1月，加盟了由陶秋普执导，戴向宇、张檬、蔡俊涛、张光北领衔主演的年代电视连续剧《怒放的青春》；5月，拍摄了以新中国成立后第一大案——刘青山、张子善腐败案为原型进行艺术创作的电视剧《西柏坡的回声》。6月11日，在播出的根据独木舟的同名长篇小说改编的电视剧《一粒红尘》中，饰演邵凯。

2018年，与邢昭林、菅纫姿、宣璐、徐文浩等合作出演由李小江执导的古装玄幻少年励志养成剧《问天录之少年钟馗》；10月，助阵浙江卫视综艺节目《我就是演员》。

2019年7月9日，参演的《请赐我一双翅膀》播出，饰演沙爷；10月，主演电视剧《格林威治时间》，12月，在电视剧《剑王朝》中饰演练英。

2021年2月22日，参演由张哲瀚、龚俊、周也等主演的武侠剧《山河令》，在剧中饰演丐帮长老黄鹤。