2006年沙溢凭借电视剧《武林外传》中白展堂，而被观众所熟知。2012年因《王的盛宴》中萧何的出色表现，获得中国电影表演艺术学会奖的肯定，被赞是一个可以驾驭多种角色的演员 。

2015年4月17日，沙溢参演由李玉执导的青春爱情电影《万物生长》在中国大陆上映。2015年10月加盟央视综艺《了不起的挑战》。2016年2月，参加2016年中央电视台春节联欢晚会，表演歌舞《春到福来》。2017年10月27日，其参加的大型原创军旅成长励志特别节目《奇兵神犬》在湖南卫视首播。

在《奔跑吧》第二季中沙溢落水，是在2018年5月18日这一期，节目播出之后，心疼沙溢的话题引发全民讨论。，该节目不仅仅满足了观众的娱乐需求，而是在"润物细无声"中传递了正能量。明星们积极参与游戏，参与者之间相互竞争合作，表现了人性温情美好、积极向上的一面节目将观众的目光从娱乐至上拉回对人生的思考。