1998年，谷智鑫被导演李森相中，与丁嘉莉、苏岩主演根据老舍同名小说改编的电视剧《骆驼祥子》，在剧中饰演男主角人力车夫祥子，自此开始演艺事业。

1999年，在范冰冰、方子哥主演的古装剧《人间灶王》中饰演韩道明。2001年，在廖京生、艾丽娅主演的家庭情感剧《至爱亲朋》中饰演当交警的二哥高山。2002年，与玛赛、李斯主演现实主义电影《阳光杀场》，在片中饰演来自新疆的霍亚鹏。

2003年，与班嘉佳、刘亭作、李丁主演都市爱情电影《凌志的夏天》饰演交警凌志阳。同年与法提麦·雅琦、姚笛主演古装历史剧《鲁班大师》饰演建筑业鼻祖鲁班。

2004年，在王冀邢执导的红色经典抗战剧《苦菜花》中饰演姜永泉。4月在校期间的谷智鑫与《恰同学少年》剧组达成了初步协议，准备出演青年毛泽东。7月毕业后加盟了北京人艺，但人艺有条规定：刚刚加盟的演员一年之内不准出去拍戏。为此《恰同学少年》的出品人、长沙广电集团副董事长罗浩亲自前往北京公关，最后由北京市委宣传部下了调令，才将谷智鑫“挖”到剧组来。

2005年，领衔主演经典青春励志剧《恰同学少年》，在剧中饰演一个积极上进、富有青春气息的青年毛泽东，凭借该片提名第26届中国电视剧飞天奖优秀男演员和第24届中国电视金鹰奖观众喜爱的电视剧男演员；同年，在李雪健、贾一平主演的历史灾难剧《唐山绝恋》中饰演何斌 。

2006年，与阿斯茹、刘牧联合主演红色经典剧《山菊花》，在剧中饰演有口皆碑的能工巧匠和江湖好汉于震海。

2007年，与温峥嵘、鲍国安主演反间谍侦察剧《国家机密2》，饰演国安厅侦察科副科长林云飞；同年，与李志舆、马少骅主演的间谍战争剧《喋血1941》饰演武宫正雄。主演悬疑系列片《侠侣探案》。

2008年，与于滨、刘园园主演考古悬疑剧《青铜匕首》饰演石多哥。6月11日，在北京人民艺术剧院话剧《莲花》第二轮演出中，谷智鑫把莲花的丈夫演的惟妙惟肖。

2009年，与文章、柯蓝主演历史剧《国歌》，在剧中饰演艺大校长田汉。

2010年，与柳云龙、童蕾主演革命谍战剧《断刺》饰演风趣幽默的保卫小组成员尹良。

2011年，与李沁、徐百卉主演历史剧《中国1921》，在剧中再次饰演青年毛泽东 ，该剧获得第26届中国电视金鹰奖最佳电视剧奖。与侯勇、王奎荣主演刘猛执导的军旅题材剧《我是特种兵》饰演庄焱，该剧获得第28届中国电视剧飞天奖最佳电视剧奖，华鼎中国十佳电视剧奖 。与刘恺威、程煜主演近代革命战剧《战火西北狼》饰演马中骏。12月与白冰、程媛媛主演青春励志轻喜剧《我要当空姐》。

2012年，在郭涛、赵雪莲、宋佳主演的现代情感剧《七年》中饰演女主角唐申申的爱人孙六十。

2013年，与赵子惠、鲍鲲主演历史战争剧《武工队传奇》饰演王亮。与刘佳主演革命剧《兵出潼关》，饰演“潼关刀客”方振东。与何冰、杨立新主演民国年代剧《传奇大掌柜》，在剧中饰演京城最大饭庄“丰泽园”的创始人栾学堂。同年出演张黎、刘淼淼执导的情感电视剧《九年》。

2014年3月，领衔主演由赵浚凯监制的抗战年代电视剧《铁血武工队传奇》，饰演男一号王亮。

2015年1月17日，谷智鑫领衔主演的抗战剧《大刀记》在山东卫视、黑龙江卫视联合播出；5月27日，谷智鑫参加辽宁卫视飞行真人秀节目《冲上云霄》。同年，与严屹宽、赵韩樱子领衔主演抗战剧《血染大青山》，在剧中饰演北平学生云铁峥。

2016年，在张黎执导的人物传记剧《少帅》中饰演毛泽东；参演的抗战传奇情感大剧《兄弟们开火》播出；主演励志情感剧《春天里》；5月，获得第19届华鼎奖全国观众最喜爱的影视明星；9月，入围第28届中国电视金鹰奖观众喜爱的男演员提名。

2017年，与吴奇隆、王子文、郭晓东主演杨亚洲导演的都市情感剧《别了，拉斯维加斯》