2008年，参演首部电视剧《加油网球王子》，饰演黑羽。同年与娄艺潇等人合作主演电视剧《爱情公寓》，饰演单纯善良、智商超高的网站程序员陆展博。

2011年，排演《填字荒》、《单身公寓2011》等多部话剧。 7月，出演《爱情公寓3》。

2012年5月，根据韩寒小说改编的话剧《1988：我想和这个世界谈谈》在上海首演，金世佳本色出演主人公路子野。8月，参演由郭敬明小说改编的电视剧《小时代》，饰演卫海。11月，出演电视剧《火线英雄》，饰演消防兵张志刚。拍摄《爱情公寓4》。

2013年10月，与李沁等合作出演古装偶像轻喜剧《极品新娘》，饰演痴心憨夫沈柏南。

2014年3月，拍摄电影《一个勺子》，饰演勺子。 9月7日，担纲男一号的电视剧《美人制造》在湖南卫视“青春星期天”剧场周播，创首播最高收视纪录，他在剧中饰演大唐第一美容圣手贺兰钧。10月1日，第51届台湾电影金马奖入围名单揭晓，电影《一个勺子》获得最佳剧情片在内的5项提名。 11月，参演电视剧《神犬小七》，饰演男主角艾亮。

2015年4月，电影《致青春·原来你还在这里》开机，金世佳在片中饰演周子翼。8月，参演漫威电影《美国队长3》。11月13日，周迅监制电影《陪安东尼度过漫长岁月》上映，饰演方杰。20日，电影《一个勺子》全国公映，金世佳在影片中饰演勺子。12月12日，参加浙江卫视《西游奇遇记》，并扮演“唐僧”一角。

2017年，合作小S，林志玲，主演蔡康永导演首部电影作品《“吃吃”的爱》，饰演男主角“扣子” 。

2017年，田沁鑫导演话剧《狂飙》，出演田汉一角。同年，加盟电视剧《我们的四十年》，在剧中饰演一个从小生活在北京胡同儿的地道“北京小爷”冯都。

2019年5月，出演电影《八岁的爸爸》。8月30日，与梁家辉、魏晨等合作主演的电影《深夜食堂》上映。9月，青年励志成长题材剧《二十不惑》官宣男主演，金世佳在剧中饰演周寻。