1997年，参演个人首部电影《王尔德》。
1999年，奥兰多·布鲁姆毕业于Guildhall戏剧音乐学院，并参加电影《指环王：护戒使者》的试镜，被导演彼得·杰克逊选中并饰演精灵王子莱格拉斯一角。
2001年12月，参演纪实性战争片《黑鹰坠落》；12月19日，与伊恩·麦克莱恩、伊利亚·伍德合作主演的奇幻片《指环王：护戒使者》上映，他在片中饰演幽暗密林的精灵王瑟兰迪尔之子莱戈拉斯。
2002年，主演喜剧片《拳击小子》，他在片中饰演一位机缘巧合成为拳击手的送奶小工吉米；12月18日，主演的奇幻片《指环王：双塔奇兵》在美国上映。
2003年3月22日，与希斯·莱杰搭档主演的剧情片《凯利党》上映，在片中饰演奈德·凯利重要的手下和好朋友乔·巴恩；6月28日，与约翰尼·德普、杰弗里·拉什合作主演的奇幻冒险片《加勒比海盗：黑珍珠号的诅咒》上映，他在片中饰演正直善良的铁匠威尔·特纳；12月1日，与维果·莫特森、伊利亚·伍德合作主演的奇幻片《指环王：国王归来》在惠灵顿首映，该片于2014年3月12日在中国内地上映。
2004年5月9日，主演的动作冒险片《特洛伊》上映，布鲁姆在片中饰演特洛伊二王子帕里斯；9月，与雷萨克·艾多堤搭档主演的犯罪片《避风港》上映，他也担任了该片的制片人。
2005年5月6日，主演的战争片《天国王朝》在美国上映，在片中饰演十字军战士巴里安；11月，与克尔斯滕·邓斯特搭档主演的喜剧片《伊丽莎白镇》上映，他在片中饰演高级运动鞋设计师德鲁。
2006年7月7日，主演奇幻片《加勒比海盗：聚魂棺》。
2007年5月25日，与约翰尼·德普搭档主演的奇幻片《加勒比海盗：世界的尽头》在美国上映；其后，出演舞台戏剧《In Celebration》；同年，他与朋友合作开办了自己的制片公司。
2009年10月16日，与娜塔莉·波特曼、海登·克里斯滕森合作主演的爱情片《纽约，我爱你》在美国上映，他在片中饰演宅男作曲家大卫。
2011年4月，主演的喜剧片《对美味的怜悯》在纽约进行首映，他在片中饰演一位DJ；9月9日，与科林·费尔斯搭档主演的剧情片《小镇大街》上映，奥兰多在片中饰演小镇警察哈里斯·帕克。
2012年5月15日，主演的动作片《三个火枪手》在中国内地上映，在片中饰演极端冷酷无情的白金汉公爵；8月31日，与莱莉·科奥搭档主演的悬疑惊悚片《一个好医生》上映，在片中饰演雄心勃勃但缺少自信的英国实习医生马丁·布莱克。
2013年5月26日，与福里斯特·惠特克搭档主演的剧情片《祖鲁》上映，在片中饰演警员布莱恩-伊普金；8月24日，奥兰多·布鲁姆出演的百老汇舞台剧《罗密欧与朱丽叶》在纽约理查罗杰斯剧院进行首演；12月13日，主演的动作冒险片《霍比特人：史矛革之战》在美国上映，他在片中饰演幽暗密林精灵王瑟兰迪尔的儿子莱戈拉斯，该片于2014年2月在中国内地上映，凭借该片获得第23届MTV电影奖最佳打斗。
2014年4月2日，奥兰多·布鲁姆在好莱坞星光大道留下了属于自己的一颗星，成为第2521位在星光大道上留名的明星；6月，凭借电影《霍比特人：史矛革之战》获得第12届华鼎奖全球最佳男演员。
2015年1月23日，奥兰多·布鲁姆主演的奇幻冒险片《霍比特人：五军之战》在中国内地上映；11月1日，获得英国电影与电视艺术学院大不列颠奖人道主义奖。
2016年1月，出席第73届美国电影电视金球奖颁奖典礼。
2017年5月26日，与约翰尼·德普、哈维尔·巴登合作主演的动作冒险片《加勒比海盗5：死无对证》在北美及中国大陆同步公映；6月9日，出演的现代都市剧《逆袭之星途璀璨》播出；9月30日，主演的动作片《极致追击》在中国内地上映，他在片中饰演前SAS特工的安保专家丹尼·斯特拉顿。
2019年8月30日，主演的悬疑剧《狂欢命案》登陆亚马逊流媒体平台，在片中饰演人类警探莱克弗特·菲勒斯特雷。
2020年7月3日，与斯科特·伊斯特伍德搭档主演的剧情片《前哨》上映。
