서울예대 방송연예과 졸업 후 연극무대에서 활동하다 1998년 장진 감독의 영화 기막힌 사내들로 데뷔했다. 신인이면서 첫 영화부터 주연 중 한명으로 등장. 이후 박찬욱 감독의 영화 공동경비구역 JSA에서 북한군 병사로 등장해 사람들에게 깊은 인상을 남기며 기대주로 성장했다. 당시 신하균이 연기한 정우진 전사는 원래 더 어린 배우를 캐스팅할 생각이었다고. 그러나 박찬욱 감독이 신하균을 직접 만나보고 그를 캐스팅하기 위해 그냥 정우진의 연령을 높이기로 결정했다.분명히 동년배 배우들 중에서도 단연 손꼽히는 연기력이지만 이상하게도 상복이 없는 배우다. 《브레인》으로 대상을 타기 전까지 마지막으로 받은 연기상이 2003년 영평상에서 병구 역으로 받은 남우주연상이었을 정도다. 이후 흥행작이 없던 것도 아닌데 그의 연기가 어느 영화에서도 대부분 호평을 받아왔던 걸 생각해보면 아이러니한 결과. 이정도면 할리우드의 조니 뎁과 쌍벽을 이룰 정도로 상복이 없다.