初到北京,他的求职路并不是十分顺利,他去试镜过“天气预报”但没有被选上,之后到几个小电台做主持,每个月只有2000多块钱的收入,远不及在沈阳做主持人的时候。后来他又辗转到了中央电视台做主持人,主持过中国教育电视台CETV-3《校园点歌台》、中央电视台《新视听》《电视你我他》等,最忙的时候创下过一天上八档节目的纪录。
在北京做了两年主持人之后,一个朋友推荐他为电视剧《夜来风雨》演唱主题曲《换心》,前去剧组的时候被该剧导演相中,邀请他出演了剧中男二号朱 厚 照。这是任东霖第一次触电影视,从此他一脚踏进了演艺圈。

最初任东霖并没有在表演上找到乐趣,但是在出演这部剧的时候他与老戏骨秦焰结成了忘年交,通过秦焰的指导他才知道原来演艺有这么多门路,有那么多需要学习的地方,于是便开始钻研了起来。
此后他戏约不断,先后出演了刘佩琦、吴军、张子琪主演的家庭悬疑剧《血有多浓》,在剧中饰演薛东霖;出演了杜淳、高圆圆、刘德凯主演的爱情剧《爱无悔》,饰演高家少爷高德智等,还为电视剧《大旗英雄传》的演唱了主题曲《一滴泪》。
2008年袁立、佟丽娅等人主演的《母仪天下》播出后引起了很大的反响,饰演汉成帝刘骜的任东霖凭借此剧知名度有了很大的提升。

2009年,任东霖与黄晓明、王珞丹等联袂主演了商战情感剧《暗香》,他在剧中饰演黄晓明的外甥“皮皮”,一个阴狠毒辣却又为爱痴狂的反角。这部剧作为男二号的他投入了极大的热情,电视剧拍摄结束后他都迟迟走不出来导致生了一场大病,眼睛一度差点失明,后来经过一个多月的治疗才恢复。
他在这部剧中的表现不仅让同行前辈雷恪生对他赞赏有加,也得到了观众的一致认可。

而此角激发了任东霖的“坏蛋”潜质,之后他便在大反派这条路上一去不复返了,2010年在明道、姚笛主演的《嫦娥》中饰演一个后期黑化的大反派丹朱。

