吴刚出生于一个军人之家。1985年9月吴刚考上了北京人民剧院演员培训班，从此开始了他的演员生涯。
2001年，与徐涛、牛莉共同主演湖南电广制作的京味电视剧《瑞雪飘飘》，饰吴家驹 。
2004年，参演由王坪执导、金鑫、潘粤明出演的《黑蚂蚁》饰演杀手“薛成” 。2006年，参演由曹保平执导、刘蓓出演的《左伟与杜叶的婚姻生活》饰演“左伟” 。
2007年，参演由何群执导、黄奕、辛柏青出演的《秋海棠》饰演“藏文喜” ；10月份出演由朱锐斌执导、孔琳、余皑磊出演的《长江一号》饰演日本军官“近卫利胜” 。
2009年，参演由王好为执导、刘晓庆、杨立新、葛存壮出演的《徐悲鸿》饰演男一号“徐悲鸿” ；10月，参演由姜伟执导、姚晨、孙红雷出演的电视剧《潜伏》饰演“陆桥山” 。
2010年，参演由李彬执导、丁柳元、李菁菁出演的《一世牵挂》饰演“石峰” ；6月。参演刘恺执导、尤勇、颜丙燕出演的《利剑无锋》饰演“谷秋暮” ；10月，由鞠觉亮执导、钟汉良、张晓龙、刘筱筱出演的电视剧版《十月围城》饰演“李玉堂” 。
2011年，参演由董志强执导、邵兵、李曼出演的《汉阳造》饰演“夏之前” ；11月，参演由付宁执导、秦海璐、岳秀清出演的《全家福》饰演“王满堂” 。
2012年，参演由付宁执导、任重、朱雨辰出演的《光阴的故事》饰演“佟父” ；10月，参演由林兵执导、聂远、丁志诚出演的《杀尽豺狼》饰演“齐满堂” ；同年，参演由张国庆执导、陈宝国、岳秀清出演的以冷江解放为主要背景《强者风范》饰演“蔡英豪” 。
2013年，参演由董志强执导、黄志忠、左小青出演谍战情感大剧《我的绝密生涯》饰演“方堃” 。
2015年3月，出演电影《三体》中史强一角 ；随后，拍摄改编自鲁迅文学奖得主鲁敏的同名小说青春爱情电影《六人晚餐》，饰演一个地道的工人丁伯刚 。
2016年10月，参演谍战大戏《无名者》，饰演郑伯鸿 。
2017年3月28日，参演的反腐电视剧《人民的名义》在湖南卫视播出，饰演市委书记李达康[36-37] ，并凭借该角色获得第23届上海电视节白玉兰奖最佳男配奖 。
2019年5月7日，主演的缉毒题材剧《破冰行动》在爱奇艺上线，吴刚在剧中饰演禁毒局副局长李维民 ；6月14日，参演的电影《妈阁是座城》上映，饰演段凯文 ；6月22日，由黄志忠担纲导演的刑侦悬疑剧《神探柯晨》播出（又名《天津1928》、《审讯者》），饰演剧中黄志忠的直属上司警察署长孙满堂 ；8月，吴刚和儿子吴羽卿参加成长青春励志真人秀《一路成年》[43-44] 。
2019年，出演由陈可辛执导的电影《夺冠》 ；11月26日，与李沁、陈道明等合作主演的电视剧《庆余年》在腾讯视频和爱奇艺播出，在剧中饰演监察院院长陈萍萍，眼神凌厉，坐在轮椅上阴沉难测，表情皆暗藏心计 。
2020年7月1日，出演的建党100周年重大革命历史题材献礼剧《光荣与梦想》开机 。
2020年10月23日，动画影片《最可爱的人》播出，为角色参谋长配音。
2020年8月17日，电影《夺冠》宣布将于9月30日全国上映。影片由陈可辛执导，巩俐、黄渤、吴刚、彭昱畅、白浪、中国女子排球队等主演。
2020年9月13日，参演电影《夺冠》宣布影片将于9月25日在全国上映 ；6月12日，参加北京人民艺术剧院建院68周年纪念演出 ；9月30日，参加央视国庆晚会《“中国梦·祖国颂”——2020国庆特别节目》，与侯勇、吴京安演唱歌曲《国土》[50-51] 。
2021年1月15日，主演的电影《没有过不去的年》上映 ；1月24日，与俞飞鸿、曾江等合作主演的电视剧《刑警之海外行动》开播[53-54] 。4月9日，其主演的奇幻剧情电影《超级的我》上映，片中饰演幕后大佬强哥 。
2021年5月25日，主演的重大革命历史题材剧《光荣与梦想》开播 ；7月1日，参加的庆祝中国共产党成立100周年文艺演出《伟大征程》播出，与刘威、欧豪、李易峰、郭晓东合作表演《激情岁月》 。9月12日，主演的《显微镜下的大明》在横店影视城正式开机 。
吴刚和妻子岳秀清是北京人艺的同班同学，也是活跃在当今话剧舞台上的明星。生活中的吴刚温情脉脉，是个浪漫的“新好男人”。2009年两人作为娱乐圈里公认的模范夫妻，被全国妇联宣传部评为“2009中国和乐家庭”。结婚多年，他们仍然像新婚般恩爱。他们经营婚姻的秘诀就是：“浪漫”。
2009年“送欢乐、下基层”情系广东河源慰问演出。吴刚表示说：“作为一个公众人物，能够因为这样的身份而做出更多的贡献，我想这是我们的本责，也是我们每个人能够、也是应该做出的甚微的一点行动。”
2009年“青少年公益电影节的形象大使”。吴刚说：“要做好中国的电影，发展国产电影，青少年是最为关键的一代，也是最有潜力的一代。我希望能够发挥自己的力量多为他们做一点儿贡献。”
2010年“送电影下基层公益放映活动”。吴刚受聘“百花放映爱心使者”，国产片基层免费播三月。
2013年“春节陪父母看电影过幸福中国年”公益活动，吴刚担任推广大使 。
2017年吴刚成为金立M6SPlus手机代言人。
2019年11月，担任天眼查品牌代言人 。2020年，担任白大师品牌特邀代言人 ；同年，担任华图教育品牌代言人 。
吴刚是一个出色的多面手，各类角色都能驾轻就熟，变化丰富。在他的悉心塑造下警察、军人、画家、特务、杀手、商人等无不栩栩如生、毋庸置疑。北京人艺台柱，早年活跃于话剧舞台。他在角色塑造上有性格、有灵气、有爆发力 。（新浪娱乐评）
