2003年，還在北京電影學院上二年級的萬思維參加了由湖南經(jīng)視臺舉辦大型選秀類綜藝節(jié)目《絕對男人》年度總決選和湖南衛(wèi)視第二屆中國金鷹電視藝術(shù)節(jié)之“金鷹新秀大賽”而獲得了廣泛關(guān)注；同年憑借和夏雨，周韻主演的都市愛情劇《愛上單眼皮的男生》進入娛樂圈。 2011年因在央視開年軍旅大戲《第五空間》中擔任男主角，并且取得了同時段收視率第一的好成績，獲得觀眾好評，因此成為了新生代軍旅偶像的代表。
2013年萬思維領(lǐng)銜主演的年代愛情戲《錯嫁》取得南方地區(qū)收視率前三的好成績，同年在抗戰(zhàn)大戲《國家記憶》中與張豐毅搭檔，擔綱并列男主角，展現(xiàn)了一段熱血男兒血灑疆場的感人故事。同年出演八一電影制片廠重點獻禮電影《雷鋒的微笑》飾演男主角雷鋒，被媒體評為“史上最陽光溫暖的雷鋒”，奠定了其紅色軍旅小生地位。
2014年在電視劇《裸婚之后》中飾演鐘亦誠，這也是萬思維首度嘗試都市情感題材，飾演一位與曾經(jīng)形象反差很大的文藝青年。