2001年，参演赵文卓、梅婷主演的电视剧《霍元甲》，饰演日本人渡边一郎。2002年，卢星宇与张庭、黄海波一起主演古装喜剧《火帅》，饰演孟小宝。随后与吴奇隆、任泉、范冰冰等一起主演武侠剧《名捕震关东》，饰演追命。

2003年参演科幻电视剧《少年王》饰演白素的未婚夫桑秋雨。随后参演了奇幻武侠剧《水月洞天》，扮演性格懦弱的御剑山庄尹天奇。2004年，卢星宇参演《水月洞天》的续集《灵镜传奇》，扮演尹天奇。随后参演电视剧《神医华佗》，扮演倪玉。2006年，卢星宇参演魔幻武侠电视剧《神鬼八阵图》，饰演安禄山。

2008年，卢星宇与周海媚主演警匪题材电视剧《生死对峙》，剧中饰演为达目的不惜一切代价的大毒枭肖雄。2009年卢星宇出演王大鹏执导电视剧《家在洹上》，饰演北大考古系学生李古桥。同年与吴辰君一起主演数字电影“水浒人物谱”系列之《母大虫顾大嫂》，饰演小尉迟孙新。

卢星宇和周海媚绯闻

据了解，在拍摄《八阵图》时，周海媚和卢星宇两个人是第一次见面，虽然之前互相间对彼此都有些许了解，但见面的第一场戏就给两位出了个不大不小的难题，在众目睽睽之下演绎二人的荧幕之吻，一时间让彼此增添了不少尴尬之意。剧中周海媚先与日照一往情深，却终因不被接受而由爱生恨，更对同母异父的妹妹千寻妒恨交加。后与安禄山互相利用，对千寻和日照展开一连串无情且猛烈的报复…