王辉在十八岁那年成功考入北京人民艺术剧院，开启了他的艺术生涯。他的少年时光大多活跃于篮球场，曾有一段担任体育教师的经历，后来在友人的鼓励与建议下，才决定尝试报考北京人民艺术剧院。尽管当时得到了英若诚、林连昆等前辈老师的赏识与认可，他内心却十分清醒，深知自己与其他同行之间仍存在明显的专业差距。为了系统提升表演能力，王辉在二十一岁时又考取了上海戏剧学院表演系，进入该校进行为期数年的深入学习与专业训练。完成在上海戏剧学院的学业后，他选择再次回到北京人民艺术剧院，继续投身于话剧舞台的创作与实践。如今回顾其艺术道路起点，仍可从王辉早年的照片中窥见那份专注与热忱。
于1987年成功考入上海戏剧学院后，王辉在校期间便积极投身于舞台实践，先后参与了话剧《榆树下的恋情》与《皇权血路》的演出，积累了宝贵的表演经验。到了1991年，他获得了在电视剧《宋庆龄和她的姊妹们》第六集中饰演副官的演出机会，这成为他荧屏生涯的起点。同年，王辉顺利完成学业，从上海戏剧学院毕业，随后返回北京人民艺术剧院工作，并很快参与了话剧《李白》的排演，进一步夯实了其舞台功底。在1994年至1998年这段时间里，王辉在多部影视剧中饰演了各类配角，逐步拓宽了自己的戏路。1994年，他主演了由尤小刚导演执导的都市情感剧《京都纪事》，获得了更多关注。次年，他与吴京安、茹萍联袂主演了电影《敌后武工队》，在片中成功塑造了武工队员辛凤鸣这一角色。1996年，他再度担纲主演，出演了唐果执导的电视剧《反贪局长》，饰演了剧中人物秦方晓。在随后的1997至1998年间，他又陆续出演了《长河入海》和《人虫》两部电视剧作品，持续活跃于电视荧屏。1999年对于王辉而言是一个重要的年份，他参演了大型历史正剧《雍正王朝》，在剧中饰演康熙皇帝的第十三个儿子——爱新觉罗·胤祥（即“十三爷”），其表演获得了观众与业内的认可。该剧播出后反响热烈，先后荣获第17届中国电视金鹰奖“优秀长篇连续剧”奖以及第19届飞天奖“长篇电视剧一等奖”。进入2000年，他与刘奕君、刘敏涛合作，主演了由高力强执导的古装电视剧《百集聊斋之人鬼情缘》，在剧中诠释了燕赤霞这一角色。2001年，王辉与徐峥再度合作，共同出演了古装喜剧《李卫当官》，并再次饰演了十三爷爱新觉罗·胤祥，延续了这一深入人心的形象。同年11月，他还主演了何伟执导的电视剧《与羊共舞》，在剧中扮演了罗奇一角，展现了其在不同题材与角色中的驾驭能力。
二零零三年，演员王辉的演艺事业迎来了新的进展。他在导演杨晶执导的电视剧《红丝带》中，成功塑造了钱伟豪这一人物形象。同年九月十八日，一部由刘恒执导、邓超与潘虹等知名演员共同参与的作品《少年天子》正式与观众见面，王辉在剧中饰演了清代宗室爱新觉罗·岳乐，其表演细腻地展现了角色的性格与命运。进入二零零四年，九月二十四日，舒崇福执导的战争历史题材剧集《国家使命》播出，王辉与张嘉译、王海燕等演员合作，在剧中饰演伍岩松一角，通过这一角色，生动再现了中国国防高科技领域中关于风洞建设与风洞试验的艰辛奋斗历程。同年十月，他还参与了陈家林导演的作品《沧海百年》，与归亚蕾、斯琴高娃等资深表演艺术家同台演出，饰演了历史人物林文察，进一步积累了古装剧的表演经验。 二零零五年三月七日，王辉再度与邓超、潘虹合作，出演了小多执导的《少年康熙》，在剧中他饰演了位高权重、对康熙帝位构成威胁的权臣鳌拜，将角色的野心与奸诈刻画得入木三分。同年，他还在一部由陈浩民、焦恩俊主演的古装剧《泪剑痕》中饰演了朱猛，展现了其在不同类型古装剧中的驾驭能力。二零零六年二月十三日，胡玫导演的清装剧《乔家大院》播出，王辉在剧中饰演府台一角，与陈建斌、蒋勤勤、倪大红等演员共同演绎了咸丰年间乔氏家族的兴衰故事。该剧播出后反响热烈，以最高百分之十五点一二的收视率成为了当年的收视冠军，获得了广泛关注。此后，在陈燕民执导、斯琴高娃与张铁林主演的古装电视剧《无字碑歌》中，王辉塑造了薛怀义这一角色，其表演为剧集增添了更多看点。 二零零七年，王辉主演了由汪涛执导的革命历史剧《草原春来早》，这部剧集聚焦少数民族题材，特别是深入反映了内蒙古地区的革命历史，他在剧中饰演了重要的革命领袖人物乌兰夫，通过扎实的表演传递了角色的信念与情怀。时间来到二零零九年，电视剧《大秦帝国之裂变》在全国范围内热播，王辉在剧中饰演了头脑简单且能力不足的公子卬，这一角色形象鲜明，给观众留下了深刻印象。该剧不仅创造了历史正剧的收视新高，还凭借其精良的制作与深刻的内涵，荣获了飞天奖长篇电视剧二等奖的荣誉。 二零一一年，王辉的演艺事业拓展至大银幕，他在电影《我在胡同当片警》中担纲主演，饰演了片警李国平。尽管此前他已积累过饰演警察角色的经验，但此次演出让他对这一职业有了更为深刻和真切的感触。这部电影立足于现实生活，以真挚的笔触真实再现了基层片警在日常工作中所面临的种种艰辛与不易，充满了人文关怀。二零一三年，王辉在崔卫东执导、陈晓主演的励志题材电视剧《东山学堂》中饰演了张慕云。同年五月，他主演了由蔡抒南执导的电影《残团》，在片中饰演了朱参谋长一角，展现了其在军旅题材作品中的表演潜力。二零一四年二月十六日，由钟汉良、张晓龙主演的历史战争剧《十月围城》播出，王辉在剧中饰演了梁牧师，虽然戏份不多，但其沉稳的表演依然为角色注入了独特的生命力。
自二零一七年至二零二四年期间，演员王辉的演艺事业依然以电视剧拍摄为核心。在二零一七年一月，他与资深演员成泰燊联袂主演了由著名导演吴子牛执导的央视大型古装剧集《于成龙》，于剧中生动演绎了康亲王一角，其沉稳精湛的表演给观众留下了深刻印象。同年，王辉还受邀加入了导演谭俏执导的电视剧《特种兵之深入敌后》的演出团队，与李宗翰等优秀演员同台合作，成功塑造了剧中人物刘世飞。此外，他也参与了一部励志题材的大型剧集《玫瑰与饼干》，进一步拓宽了表演领域。进入二零一八年，王辉担纲主演了古装奇幻题材电视剧《钟馗捉妖记》，在剧中饰演黎光，展现了其在不同类型作品中的驾驭能力。同年六月，他再次以主角身份出演电视剧《法医秦明2：清道夫》，饰演秦明的老师步兵教授一角，凭借其细腻入微、层次分明的表演，被观众誉为“教科书”级别的演技示范。二零一九年，王辉主演了由导演宋业明执导的历史外交题材剧集《外交风云》，挑战饰演了历史人物蒋经国。该剧作为庆祝新中国成立七十周年的重点献礼作品，在选角上尤为严谨，汇聚了一批演技扎实、观众缘深厚的实力派演员。剧集播出后不仅赢得了极高的口碑，收视表现也持续亮眼，先后荣获第十六届精神文明建设“五个一工程”电视类优秀作品奖、第三十二届中国电视剧飞天奖优秀电视剧奖以及第三十届中国电视金鹰奖最佳电视剧奖等多项国家级荣誉。同年十一月六日，王辉还参演了由王新军、秦海璐领衔主演的历史战争剧《河山》，出演段德午一角。该剧自开播起便收视领先，剧中演员们凭借多年积累的深厚功底，以及对历史场景的真实还原，获得了广大观众的一致好评。时间来到二零二零年二月，王辉在现代题材剧集《我在北京等你》中客串出演了云飞一角。二零二一年，他先后参演了电视剧《香山叶正红》，并加入了由中央广播电视总台精心制作的电视剧《大决战》的演出阵容，凭借其丰富的表演经验，将李宗仁这一复杂历史人物刻画得入木三分。二零二二年四月六日，另一部聚焦明朝历史的大型剧集《山河月明》正式与观众见面，王辉在剧中饰演明朝开国功臣李文忠，该剧以宏大的叙事格局展现了明朝初年的风云变幻。至二零二三年八月五日，由王辉主演的电视剧《铁马豪情的日子》在北京卫视与爱奇艺平台同步播出。同年十一月十九日，他参演的电影作品《绝色保镖》也登陆院线正式公映。展望未来，王辉的电影作品亦将持续推出：其主演的电影《孤勇毒战》定于二零二四年十二月十七日在中国大陆上映；随后，另一部主演电影《猎毒风暴》将于二零二五年五月二十二日上映；五月二十七日，其参演的电影《浴血突围》也将上映；同年七月十二日，他参演的电视剧《扫毒风暴》则会与广大观众见面。