1996年的客串《基佬四十》，将一个敏感、温雅、内秀的一个文艺气息浓厚的GAY，演的入木三分。同年，吴镇宇主演了查传谊导演的电影《旺角揸Fit人》。1996年，吴镇宇参演了由郑伊健、陈小春主演的《古惑仔之人在江湖》，他打破常规性的黑社会凶神恶煞的套演方式，把一个心理极度疯狂歇斯底里神经质的形象巧妙的融合到这个反派身上。

1997年，出演《难兄难弟》，剧中老吴演的谢源老实、敦厚。同年接连拍了几部备受认可和好评的电影，《豪情盖天》、《97家有喜事》等。1997年先后与刘青云拍挡，主演了杜琪峰导演的《一个字头的诞生》以及电影《高度戒备》。并且《一个字头的诞生》这部电影，荣获了1998年电影金紫荆奖最佳男配角奖。1998年与吴君如、方中信等合作电视剧《古惑仔》，饰演黑帮角色靓坤。1998年，他执导了自己的第一部作品《9413》。不能不说这是一个质的飞跃，而他的演技也更趋成熟。1999年，主演了叶伟信导演的《爆裂刑警》。同年，主演了杜琪峰导演的《枪火》。

2000年，凭借在《公元2000》里的精湛演技，一个出场了10分钟的在客串演员表的配角，为他拿下了当年香港金像奖的最佳男配角奖和金紫荆奖最佳男配角奖。同年，继续跟叶伟信导演合作，和吴君如主演了《朱丽叶与梁山伯》。2001年在第七届香港电影评论学会大奖颁奖礼上获得最佳男演员奖。

2002年，吴镇宇凭借《朱丽叶与梁山伯》获第二十届香港电影金像奖最佳主角提名。2003年，重回无线，接拍了无线台庆剧《冲上云霄》。2003年，吴镇宇凭借《无间道Ⅱ》倪永孝的角色，被第二十三届香港电影金像奖最佳男主角提名。

2005年的《神经侠侣》里，吴镇宇饰演善良、固执但没有攻击性的精神病患者，自然地演绎出充满神经质的失意小市民，轻松的背后带着浓烈的悲情人物世态。2006年，主演《卧虎》中一个黑道反派角色，这个角色个性冲动，嗜血残暴，吴镇宇演绎的血光四射，热力澎湃。

2010年出演的电影《西风烈》中吴镇宇饰演杀手。2012年3月1日《疯狂的蠢贼》首映，吴镇宇亲赴北京四家影院宣传造势。

2013年，吴镇宇十年重返荧屏力作《冲上云霄2》自开播以来在香港掀起收视热潮，大结局收视率破41点,斩获不俗的收视成绩。

2014年主演的电影《京城81号》中分饰两角，内地总票房跨过4亿，以平均每周1.3亿的成绩称霸国内惊悚片市场。

2014年，吴镇宇携子参加湖南卫视热播节目《爸爸去哪儿2》。　一直以黑社会大哥形象亮相荧屏的吴 镇宇，自确定加盟“爸爸2”开始就备受关注。网友纷纷表示担心他分分钟发火变身“靓坤”，“开头吴镇宇和摄影师对话时冷笑的样子，就一直在想下一秒他是不是会从行李箱里拔出枪来把人给毙了。看他扛着行李箱和骡子死磕一路，真担心他突然翻脸说老子不录了，然后就是一句 ‘出来混要讲信用。说了杀你全家，就一定要杀你全家’……”节目开播前，谁也没想到，吴镇宇会成为老爸中人气最高的一位。吴镇宇就长期占据“人气爸排行榜”第一的位置，直到第七期依然坚挺。
2014年，吴镇宇参演古装剧《瀛寰之志》。