2002年，洪天照与父亲洪金宝合作出演电视剧《特警飞龙》，在剧中饰演展翼，正式出道。

2004年，出演成龙、谢霆锋主演的电影《新警察故事》，在影片中饰演天照。2005年，主演大陆和台湾联合摄制的励志搞笑偶像剧《篮球小子》，同年首次以主演的身份出演电影《刑警雷森》，在影片中饰演刑警督察雷森。

2006年，出演由谢霆锋、元彪主演的电视剧《咏春》，在剧中饰演大反派“高明”一角，受到人们关注，同年参演刘德华、范冰冰、吴奇隆主演的电影 《墨攻》，在影片中饰演将军高贺用。2007年，再次与谢霆锋、元彪合作出演咏春系列电影《双龙记》，在影片中再次出演大反派高明，与谢霆锋扮演的咏春拳传人梁壁上演精彩对决。2008年，出演电影《窗外有情天》，在影片中饰演拳击手张耀昆。

2009年，出演由金巧巧主演的电影《佛光寺传奇》，在影片中饰演带刀侍卫燕十三，同年出演洪金宝、李铭顺主演的电视剧《少林僧兵》，在剧中饰演少林弟子月空，以及客串出演由王晶导演梁家辉、黄秋生、陈奕迅主演的电影《金钱帝国》和由郭富城，郑伊健主演的电影《风云2》。2011年，出演由洪金宝、元华主演的 动作电影《蔡李佛》，在影片中饰演男主角陈英杰。2012年，出演周杰伦、谢霆锋主演的动作电影《逆战》，同年出演午马、吴孟达主演的喜剧电影《藏宝图的秘密》。

2013年，参演由周秀娜、李灿森主演的恐怖题材电影《冷瞳》，在影片中饰演周义，同年参演刘德华、胡军主演的电影《风暴》，在影片中饰演大贼狄伟。2014年，参演林志颖、马苏主演的电视剧《奇幻冒险王》，在剧中饰演徐孟雄。2015年，出演3D爱情魔幻电影《紫霞》，在影片中饰演二郎神杨戬，同年参演成龙、阿德里安·布劳迪主演的电影《天将雄狮》，在影片中饰演红。

2016年8月12日，由陈木胜执导，刘青云、古天乐、彭于晏、袁泉、江疏影、吴京等领衔主演的动作电影《危城》在中国内地上映，洪天照在影片中饰演张武。同年由洪天照主演的网络电影

《鬼拳》上线，在片中饰演职业拳手栾无妄，电影上线53小时，点击就破千万，在网络大电影市场占据不俗的成绩，受到广泛好评。

2017年，主演由十三幺执导的网络电影《鬼拳2》，在片中饰演职业拳手栾无妄，同年，参演由保剑锋、余男、黄奕、冯远征、徐锦江、方青卓等主演的反恐电影《人质列车》。

2018年3月9日，与彭敬慈，林雪、陈观泰联合主演了电影《燃烧的夏之龙虎斗》；同年8月21日，与许皓勋、李亚真、何雄飞联合主演了电影《疯狂暑期之哈喽怪物》。

2019年10月16日，洪天照领衔主演的影片《打过长江去》在全国上映。