大约在2000年前后，斎藤工曾于香港旅居数月，主要从事模特相关工作。返回东京之后，在一次社交聚会中，他经由香港友人引荐，结识了导演山川直人。这次会面直接促成了他担任《时间的香气》男主角的机会，由此正式开启了其演艺事业。自2008年起，他受邀在电影专业杂志《映画秘宝》上开设个人影评专栏并进行长期连载。2011年对他而言是重要的一年，他首次担任常规电视剧《顶尖医生》的主演，并在同一年内获得了参演大河剧《江·公主们的战国》的宝贵机会。而回溯至2005年，当时原定出演一部中国电视剧的计划意外落空，导致他突然拥有了大段工作空档。正是利用这段空白期，他参加了《网球王子》舞台剧的公开试镜，并成功获选饰演忍足侑士一角。这部舞台剧取得了空前成功，令他在随后一段时间内知名度迅速提升。从2010年开始，得益于在三池崇史导演的深夜剧《黑豹如龙新章》中的出色表现，以及其首次主演的常规剧集《最上の命医》所获得的良好反响，他的工作邀约变得络绎不绝，甚至一度创下了连续出演七到八季电视剧的密集记录。在电影领域，他也相继与三池崇史、村上隆、宅间孝行等多位知名导演展开合作，其中，作品《爱与诚》在戛纳电影节的夜间放映单元获得了来自国际影坛的广泛好评。2013年，他凭借在热门电视剧《飞行员小姐》中饰演的教官角色而人气大幅攀升，更因此夺得TVnari杂志读者票选年度最佳助演男演员奖；同年1月8日，由饭岛直子和上户彩共同主演的电视剧《阳光照耀的未来》播出，他在其中亦有出演。2014年，他因在热门电视剧《昼颜~工作日下午3点的恋人们》中的主演表现，在「オリ★スタ」杂志组织的千名读者票选中，被评为2013年夏季剧最佳男主角。年末，他又凭借在《昼颜～平日午後3时の恋人たち～》中的演绎，于第82回日剧学院赏中荣获助演男演员奖第二名。2015年，以他为主角的热门人物纪录片节目《情热大陆》的播出，成为其当时高涨人气的有力证明。同年，他主演的电影《虎影》受邀参展西班牙锡切斯奇幻电影节，这是世界三大奇幻电影节之一，他亦亲赴西班牙参与相关活动。2016年年初，他出演了由人气推理小说及漫画《火村英生系列》改编而成的电视剧《临床犯罪学者 火村英生的推理》。同年9月，他主演的新剧《命运般的恋爱》在NHK电视台播出。此外，他还参演了电影版《昼颜》。2017年，他执导的电影作品《空白的13年》在第20届上海国际电影节上荣获亚洲新人奖最佳导演奖，标志着其导演才华获得认可。2018年1月，他出演了由木村拓哉主演的电视剧《BG 身边警护人》。4月，他与二阶堂富美共同主演了朝日电视台的电视剧《侦探物语》。同年，他还参与了HBO Asia剧集《Folklore》第二集日本篇《TATAMI》的执导工作。2019年4月，他与高桥一生、泷藤贤一共同出演了电视剧《东京独身男子》，5月又出演了冈田准一版本的《白色巨塔》。他主演的电影《麻雀放浪记2020》于4月5日上映，另一部主演电影《MANRIKI》则于11月29日上映；其主演的Hulu平台特别剧《临床犯罪学者 火村英生的推理2019》也于9月上线。同年，他还出演了电影《魔法少年 Wild Virgin》。2020年2月7日，他参演的电影《宅男腐女恋爱真难》上映。2月21日，由他担任总导演、制作并参演的短篇电影合集《COMPLY+-ANCE》按计划上映。5月1日，他出演的特摄片《剧场版 秘密×战士 幻影甜心！》上映。6月18日，他主演的日剧《BG 2 ～身边警护人～》正式首播。2021年5月，消息公布其参演的电影《再见残酷的世界》将于2022年秋季在日本上映。同年11月12日，他出演的电影《爱之目光》上映；同时，他也参演了电视剧《大豆田永久子与三位前夫》。2021年，斎藤工与竹中直人、山田孝之合作，将“孤高天才漫画家”大桥裕之的早期代表作改编并拍摄成电影《反正我就废》。同年12月20日，斎藤工荣获了ELLE ACTIVE for SDGs赏。2022年5月13日，他主演了为纪念特摄剧集《奥特曼》开播55周年而制作的电影《新·奥特曼》，该片正式上映。他主演的漫改剧《桧山健太郎的怀孕》将在Netflix平台全球独家播出，此剧是Netflix与东京电视台共同策划并制作的原创系列电视剧；同年，他还参演了电视剧《不只是语言》。2023年1月5日，他参演的朝日电视台周四晚九点档剧集《警视厅outsider》播出；1月13日，他参与演出的电影《一刑的乌鸦》上映；1月27日，他出演的电影《传奇与蝴蝶》在日本上映。3月17日，他出演的另一部电影《新·假面骑士》也在日本上映。9月，由他执导的电影《Sweet My Home》上映。2024年1月8日，他参演的电视剧《你把心交给了我》开播。4月25日，他参演的电视剧《Believe-通往你的桥-》播出。9月19日，他出演的Netflix原创电视剧《极恶女王》上线。10月20日，他参演的电视剧《沉眠于海中的钻石》播出。同日，由他执导的电视剧《月刊 松坂桃李》也正式播出。2025年1月10日，他主演的电视剧《别墅・恋爱是桃色的 第三季》在日本首播。3月20日，他参演的电影《少年与犬》上映；4月23日，他参演的电影《新干线惊爆倒数》在网飞（Netflix）平台上线。10月10日，他参演的电影《生后世》在日本进行了小范围放映。7月4日，他参演的电影《Mad Mask》上映；7月8日，他主演的电视剧《绑架之日》播出，在剧中饰演新庄政宗。11月14日，他参演的电影《港之光》上映；12月4日，他主演的动作电影《杀手#4》在中国香港上映。2026年2月10日，他参演的电影《这就是我》上线。6月19日，他参演的电影《魔法秘密之旅》上映，他在片中饰演田之上由。
该家庭由四位成员组成，分别是父亲斎藤勉、母亲斎藤千枝子、姐姐うた以及外婆。父亲过去的职业是在东北新社担任电影制片人，而母亲此前则从事指压按摩师的工作。姐姐在数年之前已经结婚，目前居住于大分县；她的丈夫是姐姐在同一所大学就读时的学弟，同时这位姐夫与斎藤工在少年时期曾一同打工，彼此是旧日的工友。如今，父亲与母亲两人也已搬迁至大分县定居，与姐姐一家生活在同一地区。
在选择人生伴侣时，他更倾向于欣赏那种自然而不加过多修饰的状态，对于刻意维持完美形象的女性并不感到吸引。他曾在参与一档综艺节目时坦率地表达过自己的观点，其发言一度引发广泛关注。他当时说道：“大致来说，我应该是喜欢女性的。目前当然如此，但人生并不是一条固定不变的轨道，未来会发生怎样的变化，没有人能够提前断言。”这段话大致概括了他对情感取向的看法，既反映了当下的自我认知，也保留了人生可能存在的开放性与流动性。
二零一四年十一月二十九日，由演员斋藤工发起并推动的公益项目“移动电影院 cinema bird”正式启动，其首次活动于福岛灾区的石门市成功举办。该项目的核心理念在于“为电影放映设施相对匮乏的地区创造观影条件”以及“确保儿童在成长过程中能够获得丰富的电影体验”，因此活动严格限定仅面向当地居民而非粉丝参与。活动形式主要包括为不同年龄段观众——儿童、青少年及成人——精选多部影片进行放映，并在各场次之间穿插安排搞笑艺人的现场表演及音乐演出等环节，以丰富整体体验。除了在日本国内持续开展活动之外，移动电影院 cinema bird 还与日本国际协力机构（JICA）建立了合作关系，先后前往马达加斯加、越南等地，采访在当地服务的JICA志愿者。在马达加斯加，项目团队更与当地儿童共同完成了一部短片的现场拍摄、剪辑及放映工作，旨在通过这种亲身参与的方式，帮助孩子们接触更多元的职业体验，从而为他们未来的发展开拓更广阔的可能性。二零一七年七月，斋藤工与曾在非洲合作推行“移动电影院”的公益组织「World Theater Project」携手，结合其本人主持的电影推荐节目「映画工房」，共同发起了一项众筹计划——粘土动画短片「Fill and Moo」。该片片名创意来源于英文单词“FILM”，从中拆解出Fill和Moo两个名字，并以此塑造出两位动画角色。短片巧妙地将数十部经典电影的著名场景串联起来，编织成一段充满趣味的冒险故事，内容特别适合儿童观赏。动画由斋藤工与板谷由夏担任配音，全片无台词、无版权限制，致力于实现全球范围内的无障碍放映。截至二零一七年底，这部动画短片已通过WTP组织在菲律宾及非洲多个地区进行了放映，累计观众约达七百人次，并成功入围二零一八年纽约儿童国际电影节。二零一八年七月，西日本地区遭遇特大暴雨灾害，斋藤工亲自前往受灾严重的广岛地区担任志愿者，积极参与各项支援活动。他的到来与付出令当地居民倍感温暖与鼓舞，现场亦有人用镜头记录下了他与灾民亲切交流的感人瞬间。二零一九年八月，斋藤工在高崎市参与拍摄HBO《点食成金》日本篇「Life in a box」期间，以导演身份提议在拍摄现场专门设置育儿支持场所。他对此阐述道：“在日本影视制作现场，女性工作人员如发型师、造型师等在众多岗位上发挥着重要作用。然而，一旦她们怀孕或生产，往往就会面临一种不得不离开行业的无形压力。我曾多次目睹她们含泪告别职业生涯的场景。在海外片场，工作人员利用午休时间与家人相聚的情形十分普遍。我认为日本业界未来也应当采纳这样的做法。这不仅能让孩子了解父母所从事的工作，从长远来看更能形成双赢的局面。因此，在我今后负责的片场，我将坚持设立临时托幼空间。”二零二零年十月，移动电影院 cinema bird 以汽车影院这一新颖形式在东京举办了一场特别活动。此次活动专门邀请了江户川区内的在职医护人员及其家属，共计约一千二百八十人免费参与。活动期间，日本文部科学大臣萩生田光一发表了视频致辞，江户川区区长齐藤猛与区议会议长田中寿一也亲临现场并登台发言，共同向广大医疗工作者表达了诚挚的谢意，同时也对未来文化与艺术事业的繁荣发展寄予了积极展望。同一主题的活动于二零二一年十一月再次举办，第二次活动共招待了超过一千六百名观众。二零二一年四月，借在爱知县蒲郡市拍摄电影《秘密与谎言》的机会，斋藤工与山田孝之、竹中直人一同被任命为爱知县观光文化大使。同年八月，他将自己在杂志「madame FIGARO」上连载摄影专栏所获得的全年收入，全额捐赠给了当年七月刚刚遭受严重泥石流灾害的热海市，用于灾后支援。同年十二月，因其发起并持续推动移动电影院 cinema bird 等公益项目，以及在电影行业内为面临孕期、育儿与职业发展平衡问题的剧组工作人员和演员所提供的切实支持，斋藤工获得了由ELLE cinema JAPAN颁发的「ELLE active for SDGs」奖项。根据二零二五年十月发布的消息，斋藤工获邀担任第三十八届东京国际电影节的评审委员。