克里斯·派恩的演艺生涯开始于剧场表演。他在威廉姆斯的戏剧节，加利福尼亚大学和洛杉矶的剧团里担当过表演。2003年，初登荧幕，参演电视剧《急诊室的故事》。
2004年，与安妮·海瑟薇、赫克托·埃里仲杜联合出演喜剧电影《公主日记2：皇室婚约》。2005年，与卡梅隆·达多合作主演惊悚电影《忏悔》；同年，出演剧情短片《The Bulls》；6月6日，由其出演的家庭剧《六尺之下第五季》首播。
2006年1月，由其参演的剧情电影《交出桃乐茜》上映；同年，与林赛·罗韩合作主演的爱情喜剧电影《倒霉爱神》上映，他在片中饰演清洁工杰克；7月28日，与安贾莉·杰共同主演的爱情电影《盲目约会》上映。2008年，与艾伦·里克曼、比尔·普尔曼联合主演的剧情电影《酒业风云》上映。
2009年5月8日，与扎克瑞·昆图、佐伊·索尔达娜联袂主演的科幻动作电影《星际迷航》上映，他在片中饰演年轻的詹姆斯·T·柯克舰长，凭借该片提名第11届青少年选择奖最佳电影男新人、第19届MTV电影奖最具突破演员；9月4日，与卢·泰勒·普奇搭档主演的惊悚电影《末日病毒》上映。
2010年，与丹泽尔·华盛顿共同主演的动作惊悚电影《危情时速》上映，他在片中饰演第一天成为列车长的威尔威尔·寇森；6月，与肖恩·克里斯汀、约翰·浩克斯联合主演的剧情电影《小镇周六夜》上映；同年，提名第36届人民选择奖最受欢迎突破男演员。
2012年，与瑞茜·威瑟斯彭、汤姆·哈迪联合主演动作喜剧电影《特工争风》，在片中饰演美国中情局的顶尖探员FDR，他凭借该片提名第14届青少年选择奖最佳爱情电影男演员；同年，为动画电影《守护者联盟》中的冰霜侠Jack配音；6月29日，与伊丽莎白·班克斯搭档主演的剧情电影《天上掉下个姐姐》上映，他在片中饰演说话办事都非常讲究技巧的推销员山姆；8月3日，由其参演的爱情喜剧电影《离婚不分手》上映。
2013年，由其主演的电影《星际迷航：暗黑无界》上映，他凭借该片提名第15届青少年选择奖最佳夏日电影男星。2014年，与凯文·科斯特纳、肯尼思·布拉纳联合主演的动作电影《一触即发》上映，他在片中饰演原是CIA金融情报科的分析师杰克·莱恩；10月，与帕特里克·威尔森、艾德·赫尔姆斯联袂主演的动作惊悚电影《追债大乱斗》上映；11月26日，与杰森·贝特曼、查理·戴联合出演的喜剧电影《恶老板2》上映，他在片中饰演黑心大老板的独生子雷克斯·汉森；12月25日，与梅丽尔·斯特里普、约翰尼·德普联袂出演的奇幻喜剧电影《魔法黑森林》上映。
2015年，与盖尔·加朵共同主演动作冒险电影《神奇女侠》，在片中饰演神奇女侠的男友史蒂夫·特雷弗，他凭借该片提名第19届青少年选择奖最佳动作电影男演员；8月21日，与切瓦特·埃加福特、玛格特·罗比联袂主演的科幻 惊悚电影《撒迦利亚》上映，他在片中饰演年轻、英俊而有魅力矿工卡莱布；同年，由其参演的电视剧《哈啦夏令营第一季》首播；10月，参与配音的喜剧动画片《超级豪宅第一季》播出，他凭借该片提名第68届黄金时段艾美奖最佳画外音。
2016年1月29日，与卡西·阿弗莱克合作主演的动作电影《怒海救援》上映，他在片中饰演美国海岸警卫队的工作人员伯尼·韦伯；同年，与本·福斯特、杰夫·布里吉斯联合主演西部犯罪电影《赴汤蹈火》，在片中饰演有2个孩子的离异父亲托比·霍华德，他凭借该片提名拉斯维加斯影评人协会奖最佳男主角、圣地亚哥影评人协会奖最佳男主角；7月22日，由其主演的科幻动作电影《星际迷航3：超越星辰》在北美上映，他在片中饰演带领企业号来到了银河未知区域的企业号舰长科克，凭借该片提名第43届土星奖最佳男主角、第18届青少年选择奖最受期待男演员。
2017年，由其参演的电视剧《爆笑女警第三季》播出；同年，提名第43届人民选择奖最受欢迎剧情电影男演员；此外，参与配音的动画片《超级豪宅第二季》首播。
2018年3月9日，与奥普拉·温弗瑞、瑞茜·威瑟斯彭联合出演的奇幻电影《时间的皱折》在美国上映，他在片中饰演世界知名的天体物理学家艾利克斯·莫里；9月6日，与亚伦·泰勒-约翰逊共同主演的历史题材电影《法外之王》在多伦多国际电影节上映，在片中饰演苏格兰国王罗伯特·布鲁斯；同年，参与配音的动画电影《蜘蛛侠：平行宇宙》上映。
2019年，与英迪娅·埃斯利合作出演的电视迷你剧《我即黑夜》播出。2020年，与盖尔·加朵合作出演的动作冒险电影《神奇女侠1984》在美国上映，他在片中饰演一战时期英国派到德国的美国间谍史蒂夫·特雷弗。
2022年4月，与桑迪·牛顿搭档主演的动作惊悚电影《宝刀未老》上映；4月1日，与本·福斯特、吉莉安·雅各布斯联合主演的动作惊悚电影《承包商》上映，他在片中饰演前特种部队的精英詹姆斯·哈珀。
