1998年在中国煤矿文工团艺术学校学习声乐专业，其间多次歌舞演出经历，培养了吉他、钢琴、舞蹈等特长，为将来打下扎实基础。2002年在北京电影学院学习表演专业 。
2005年，在卫翰韬执导的古装剧《少年杨家将》中饰演杨二郎一角 。2007年，与陈晓东、曹曦文合作出演李国立执导的神话剧《聊斋奇女子之侠女》 。2008年，主演袁英明执导的民国剧《玫瑰江湖》，在剧中饰演何书准 ；同月，与胡歌、林依晨合作，在李国立执导的古装剧《射雕英雄传》中饰演尹志平 。
2009年，与焦恩俊、文清合作领衔主演了神话剧《远古的传说》，在该剧中饰演祝融。同年，与胡歌、杨幂合作出演李国立执导的神话古装剧《仙剑奇侠传三》，在其中饰演溪风 。2010年，与何杜娟、朱一龙领衔主演田少波执导的宫廷剧《大明嫔妃》，在该剧中饰演朱常洛；同年，在田少波执导的古装宫廷剧《明珠游龙》中饰演朱由校。2011年，在蔡晶盛执导的年代爱情剧《万水千山风雨情》中饰演郑嘉颖的弟弟杜雨桥 。
2012年，主演了徐浩峰执演的武侠电影《倭寇的踪迹》，凭借本片中梁痕录一角入围该年大学生电影节最佳男主角提名 。2013年，与郑嘉颖、韩雪领衔主演范小天执导的年代武侠剧《武林宗师叶问》，在该剧中饰演阿寺一。2014年，主演了徐皓峰执导的古装武侠片《箭士柳白猿》，凭借柳白猿一角入围中国电影导演协会表彰大会最佳男主角提名，并荣获第十四届中国电影表演金凤凰奖 。2015年，与廖凡搭档主演徐浩峰执导的功夫片《师父》 。
2017年6月，与蔡岳勋合作出演胡涵清执导的都市剧《深夜食堂》在北京卫视和浙江卫视同步播出 ；7月27日，建军90周年影片《建军大业》上映，在该片中饰演革命领袖汪寿华 ；主演的科幻片《拓星者》将于2018年上映 。
2018年，与焦俊艳合作主演犯罪警匪片《长安盗》 。
2020年8月18日，与袁文康主演的悬疑剧《非常目击》在爱奇艺播出 。
2021年2月20日，参与黑龙江卫视迎接建党百年华诞特别制作的综艺节目《见字如面第五季》 。10月，由万茜、宋洋领衔主演的舞台剧《倾城之恋》开启全国巡演 ；12月24日，主演电影《误杀2》定档上映 。2021年11月26日报道，由陈思诚监制、戴墨执导的电影《误杀2》宣布提档至12月17日。
宋洋在戏路上不断创新和突破，演技日臻，迅速进入广大观众视野，成为新生代的优秀小生 。（新华网评）
在电视剧《明珠游龙》中宋洋一改往日的荧屏形象，饰演的朱由校潇洒不羁、爱玩爱闹、爱搞恶作剧并且个性冲动，如此之大的反差，宋洋却用精湛的演技征服了观众，使朱由校这一人物更加立体真实。
