二零零二年，由钱晓鸿导演的家庭喜剧作品《外国小孩中国爸》正式与观众见面，马元在该剧中出演角色，这标志着他演艺生涯的起步。次年，一部聚焦都市生活的剧集《阳光职业介绍所》播出，马元与方子哥、刘佳等演员合作，在剧中塑造了名为小李的人物。到了二零零四年，滕文骥执导的青春爱情题材电视剧《血色浪漫》登上荧屏，马元在剧中扮演了戴眼镜的知识分子形象郑桐，这个角色为他赢得了广泛的观众认知度，使其逐渐被大众所熟悉。二零零五年，他与王彤、罗钢联手出演的年代剧《走天山的女人》播出，马元在剧中饰演了高洪波这一角色。同一年，他还与辛柏青、何冰共同主演了古装剧《嘉庆皇帝》，该剧也如期与观众会面。二零零六年，电视剧《烈日炎炎》开播，一向被业界誉为“斯文专业户”的马元，此次在剧中挑战了一位革命英雄的形象。他对这一角色的理解和呈现方式，与同类题材作品中的常见处理有着明显的区别。基于多年积累的表演经验，马元在最初接触剧本时，就展开了深入且细致的角色分析与构思，力求让人物更加丰满和真实。二零零七年六月，滕华涛执导的家庭伦理剧《双面胶》播出，马元在剧中饰演了钱秘书一角；同年九月，他与黄海波、王媛可合作出演的刑侦悬疑剧《追》也与观众见面，他在剧中生动演绎了那位“为工作苦恼”的计算机专业大学生胡岩；九月五日，由中宣部宣教局、国家禁毒委办公室、公安部宣传局及金盾影视文化中心联合摄制的缉毒题材剧集《缉毒英雄》正式播出，马元与石凉、田海蓉共同合作，在剧中饰演了林飞这一角色。该剧运用了大量真实场景和充满悬念的紧张情节，极为深刻地展现了禁毒斗争的艰巨性与危险性，让观众在深受触动的同时，也能长久铭记那些在隐秘战线上奉献牺牲的英雄们的名字。
二零零九年，演员马元参与演出的战争题材电视剧《大西南剿匪记》正式与观众见面，该剧由柳云龙与马苏领衔主演。马元在剧中塑造了一位为追寻真挚爱情而投身绿林、被称为“斯文土匪”的大学生形象，其表演获得了观众广泛的认可与好评，许多人认为他的演绎细腻精妙，为剧情增添了丰富的看点。同年十一月，由刘新执导的当代都市剧《空巢》播出，马元在剧中饰演了名为谢意涵的角色，并凭借这一角色赢得了“最受观众欢迎演员”的荣誉称号。到了十二月十四日，他与朱亚文、齐奎共同合作的军旅剧《情系北大荒》登陆荧屏，马元在剧中扮演文艺青年吕富友。这部剧自开播之初便吸引了大量关注，不仅取得了超过百分之六的优异收视成绩，更荣获了第二十五届中国电视金鹰奖优秀电视剧奖，成为当年备受瞩目的作品之一。 进入二零一零年，六月间，马元出演了一部聚焦刑满释放人员重新融入社会的现实题材剧集《永不回头》，他在剧中饰演了为爱付出沉重代价、最终身陷囹圄的角色白志远。同年七月，由彦小追执导的红色历史传记剧《江姐》播出，马元在剧中诠释了为革命事业英勇牺牲的烈士“王步”一角。该剧在中央电视台播出后，不仅收视率节节攀升，更收获了观众如潮的好评。十二月十六日，他与姜文、周润发共同主演的贺岁电影《让子弹飞》登陆大银幕，马元在片中扮演了一位“絮叨牧师”。这部影片在口碑与票房上均取得巨大成功，不仅在内地市场创下了多项影院放映纪录，于香港地区上映后亦取得了首周末五百万港币的亮眼票房成绩。 二零一一年，马元主演的年代剧《曾经与你有个梦》播出，他在剧中饰演了名为雷声的重要角色。首次担纲主演的马元以其精湛深入的演技，赢得了剧组导演的高度赞扬。同年八月，他与牛莉、贾一平合作出演的都市情感剧《完美婚礼》与观众见面，马元在剧中饰演了女主角麦芒的好友徐志宏。在塑造这个人物时，他巧妙地调动了多种表演方法，不仅将角色内心复杂而真挚的情感层次细腻地展现于镜头之前，同时也十分注重与搭档演员之间的情感交流与互动，使得人物关系显得格外真实动人。
二零一二年，演员马元与李幼斌、何明翰等合作主演的电视剧《假面》正式与观众见面，他在剧中生动塑造了性格鲜明的青年新贵孙杰一角，给观众留下了深刻印象。同年，另一部电视剧《火烧云》也陆续播出，马元在剧中首次尝试演绎了性格复杂、亦正亦邪的角色“卢辉”，这一突破展现了他作为演员的可塑性。二零一三年，马元与边潇潇、王亚彬等联袂出演的悬疑题材剧集《迷雾》播出，他在剧中扮演一位敏锐执着的报社记者，凭借扎实的演技将角色演绎得深入人心，其抽丝剥茧的探案过程被观众亲切地称为真人版“柯南”，为剧集增添了独特的观赏趣味。同年十二月，由他领衔主演的年代传奇大戏《水木清华》登陆荧屏，马元在剧中饰演了著名教育家、清华大学校长梅贻琦，为了贴近这一历史人物，他作为一位注重角色内涵的实力派演员，不仅从研读剧本开始进行深入剖析，更力求在气质与细节上还原时代风貌，实现了真实感与历史厚重感的有机结合。二零一四年，马元参演的电影作品《客家妈妈》登陆大银幕；同年六月，由甘露执导的都市情感剧《不是不想嫁》开播，马元在剧中转型饰演一位执着追求真爱的摄影师王朝阳，同时这个角色也被塑造为体贴务实、极具责任感的“经济适用男”，展现了其温暖细腻的一面。十月十四日，他参演的另一部电影《房车奇遇》上映，在片中他诠释了一位初入职场的菜鸟秘书，表演自然生动。二零一五年，马元与龚宇琼、赵宸依共同主演的爱情主题电影《羞涩》公映，他在片中饰演崔文化一角，值得一提的是，他的妻子赵敐伊也友情出演，在片中扮演马元角色的前女友，这个角色因情感受创而精神状况不稳，二人之间的对手戏张力十足，成为影片的一大看点。二月二十一日，由马元与董大可联合执导的动画电影《兔侠之青黎传说》在全国院线正式上映，该片艺术成就突出，一举荣获了第六十八届戛纳国际电影节首届明日之星大奖，标志着他在导演领域的崭露头角。四月，马元还应邀参与了河北卫视传统文化推广节目《中华好诗词》第三季的录制，在节目中分享了自己对传统文化的理解与热爱，体现了其深厚的文化修养与尊重之心。六月八日，他加盟了由沙溢、倪大红、李光复、张光北等众多优秀演员共同出演的电视剧《东方球王》的拍摄，在剧中他大胆突破以往斯文含蓄的戏路，塑造了一个性格外放、颇具颠覆性的角色“哈球”，令人耳目一新。八月，由杜潇傲执导、马元主演的电影《七月半之恐怖宿舍》上映，他在片中饰演了一位性格憨厚朴实的大学学长刘扬，这也是他演艺生涯中首次涉足恐怖片类型，展现了与其以往电视剧形象迥然不同的表演风格。十二月，安战军执导的电影《北京时间》上映，马元在片中精彩演绎了青年时期的劳动模范时长工，影片凭借感人的故事和精湛的表演，上映后反响热烈，取得了超过七成乃至满场的优异上座率。同年十二月二十四日，由管虎执导、马元参演的电影《老炮儿》上映，他在片中饰演一位追逐飙车族的警察，该片市场表现强劲，于上映第五天即夺得单日票房冠军，最终总票房成功突破三亿元人民币大关。二零一六年八月，由北京市委宣传部、西藏自治区党委宣传部、拉萨市委宣传部及北京市新闻出版广电局等多方联合策划摄制的重大题材电影《驻藏大臣》正式开机，马元在片中担纲男主角，饰演历史上智勇双全、战功赫赫的名将和琳，这一角色不仅骁勇善战、富有谋略，更具备极强的人格魅力，是推动剧情发展的核心人物，对他的表演而言无疑是一次重要的挑战与机遇。
二零一七年二月十四日，演员马元与岳云鹏、袁姗姗等共同主演的爆笑爱情喜剧《疯岳撬佳人》正式登陆院线，他在片中出色地塑造了“爱情战略师”安然这一角色，为影片增添了丰富的喜剧色彩与情感层次。同年十一月，他与胡歌、菅纫姿联袂出演的都市职场剧《猎场》开始播出，马元在剧中诠释了真诚憨厚、善良勇敢且性格坚毅的于成飞一角，其朴实自然的表演赢得了不少观众的喜爱。该剧自开播以来，实时收视率始终占据全国榜首，上线仅三十二天，全网累计播放量便突破了惊人的一百七十六点一亿次，创造了当时的收视纪录。二零一八年，马元在主演的年代亲情剧《那座城这家人》中饰演了主人公王大鸣，该剧于十二月二日在湖南卫视与观众见面，凭借真挚感人的剧情和演员们扎实的表演，在豆瓣平台获得了八点三分的高分评价，得到了观众们的广泛肯定。 二零二零年二月二十一日，由马元与刘涛、李宗翰等人主演的古装剧《景德镇》在优酷平台播出，他在剧中扮演的“韦耀宗”是一个性格极为鲜明立体的人物，既透露出浓厚的书卷气息，又展现出内在的坚韧精神与不屈毅力。同年九月八日，他与王嘉主演的电影《你是最美》上映，马元在片中首次挑战了“出租车司机”的职业形象，饰演海南“的哥”谢大海。他通过细致入微的观察和表演，深刻还原了海南出租车司机的生活状态与精神面貌，生动透视了这一行业背后的酸甜苦辣。十二月十三日，由马元、于和伟、韩雪等主演的检察法治剧《巡回检察组》在湖南卫视首播，并独家上线优酷视频进行全网独播，马元在剧中饰演陈明忠一角。该剧播出期间，收视率持续蝉联同时段榜首，网络讨论热度也一直居高不下。 二零二一年五月二十五日，马元出演的重大革命历史题材剧《光荣与梦想》在北京卫视、东方卫视以及腾讯视频、爱奇艺、优酷等平台同步播出。同年十一月十一日，由他亲自执导并领衔主演的乡村振兴题材电视连续剧《此山此水此地》正式宣布开机，标志着其演艺事业向导演领域迈出了重要一步。二零二三年五月二十九日，马元与迪丽热巴、佟大为共同主演的检察剧《公诉》于浙江卫视播出，他在剧中饰演检察官王鹤宇。该剧开播后收视成绩颇为喜人，获得了各方媒体的持续关注，并且成功入选了“四川省二零二一年度重大文艺项目扶持”名单。五月三十一日，他参演的由彭冠英、涂松岩主演的医疗职场剧《白色城堡》在芒果TV播出。十一月十三日，马元特别出演的现实题材政法剧《此心安处是吾乡》与观众见面，该剧开播后便收获了广泛的观众认可，在播出期间持续保持在国家广电综合收视率统计的榜首位置。 进入二零二四年，马元的作品依然陆续与观众见面。七月十日，他参演的电影《传说》上映。八月三日，另一部他参演的电影《校园神探》上映。九月二十日，他主演的电影《我的爷爷》登陆大银幕。十月七日，他参演的电视剧《人民警察》上映。同年十月，他参演的电影《拳开热血》正式开机，马元在片中饰演搏击网红波叔一角，再次拓展了其表演角色的多样性。
二零零九年，演员马元与赵敐伊在共同参与电视剧《大西南剿匪记》的拍摄过程中相识，并由此建立起深厚的感情基础，不久后便正式确立了恋爱关系。经过一段时间的相处与了解，两人于二零一零年携手步入婚姻殿堂，组建了家庭。至二零一三年初，这个家庭迎来了新的成员，赵敐伊顺利诞下一名男婴，为马元与她的生活增添了更多温馨与喜悦。在此之后，媒体及公众偶尔也能看到一些记录马元日常生活状态的照片，从中得以一窥其工作之余的家庭生活片段。
作为国内演艺界备受瞩目的实力派青年演员，马元在其过往的多部电视作品中，凭借精湛的演技成功塑造了众多深入人心的角色形象，这些角色不仅个性鲜明、富有层次，也赢得了广大观众的一致好评与由衷喜爱。马元在表演上形成了自己独树一帜的艺术风格，其演绎方式细腻而富有张力，同时，他俊朗出众的外形条件与沉稳内敛的气质相得益彰，使得他在众多电视观众的心目中，已然成为当代“斯文人士”一类角色的经典代表与理想化身。