2002年，3岁的吴磊获邀接演了某保健品广告，这是其第一个广告。由于他活泼可爱，因而被广告导演相中，此后两年内接连拍摄了50余部广告，从而启发了他的表演天分。后来吴磊在艺校上培训班时，碰到《封神榜之凤鸣岐山》剧组来选小演员，然而剧组只找了高年级的小孩，这让吴磊很焦虑，于是他自己偷偷溜出班，毛遂自荐要副导给他也拍两张照片看看，结果就被选上了，吴磊由此进入了演艺圈。

2006年9月，吴磊参演的古装剧《少年杨家将》播出，他在剧中饰演了幼年时期的杨六郎。2007年2月6日，吴磊出演的神话剧《封神榜之凤鸣岐山》在中央八套播出，他在剧中饰演了小哪吒。2008年8月，参演魔幻武侠剧《魔剑生死棋》；10月，他还参演民国情感剧《顺娘》。

2009年4月7日，在年代悬疑情感剧《深宅》中饰演富家少爷乔伟；7月，主演了科幻情景喜剧《家有外星人》，并在剧中饰演淘气、活泼却又不乏沉稳与早熟的唐不苦；11月，在民国年代剧《娘妻》中饰演童年时期的高耀宗；同年，他还主演家庭片《川川和洋洋》，并在片中饰演洋洋。