2003年和张致恒组成组合Boy'z出道，并发行了《LaLa世界》、《一起喝彩》、《A Year To Remember》等多张音乐专辑，其中包含了Boy'z的代表曲目《死性不改》。同年，参演电影《古宅心慌慌》与张致恒共同主演了网络偶像剧《一起喝彩》并参演了电视剧《功夫足球》。同年，夺得2003年度叱吒乐坛流行榜颁奖礼“叱吒乐坛生力军组合金奖”和第26届十大中文金曲颁奖礼“最有前途新人组合金奖”。

2004年，Boy'z组合发行了《男生围》、《Boy'z Can Cook》（又名《美味男生》）等专辑。同年，在喜剧电影《大无谓》中首次挑大梁担任主角；并参演了电影《爱作战》、《这个阿爸真爆炸》，客串了电影《新警察故事》和《鬼马狂想曲》，参演了电视剧《伙头智多星》。

2005年2月起独立发展，参演了电影《情癫大圣》、《虫不知》同年，推出两张个人专辑《Oncoming》和《Musick》，夺得IFPI香港唱片销量大奖最畅销本地男新人，和2005年度十大劲歌金曲颁奖典礼最受欢迎男新人金奖

2006年，主演《时光倒流的话》《荒村客栈》 两部电影，推出个人专辑《寻找美惠》  。

2007年6月，在TVB电视剧《学警出更》中饰演袁家富一角，参演电影《黑道之无悔今生》，并推出个人专辑《In Progress》。

2008年，与韩庚、黄奕和容祖儿主演电视剧《青春舞台》，推出音乐专辑《代表作 新曲 精选》。

2009年，与曾恺玹、郑佩佩等合作澳门回归十周年献礼片《莲花雨》。

2010年，参演林峰、蔡卓妍主演的电影《翡翠明珠》。

2011年，再次与张致恒重组Boy'z，推出音乐专辑《Ready to go 新曲 精选》，并参演电影《午夜凶梦》以及电视剧《秦香莲》。

2012年6月，主演的青春惊悚片《半夜不要照镜子》上映；同年主演的电视剧《剑侠情缘之藏剑山庄》在央视播出，并与吴俊余、杨洋等共同主演了网剧《成人记》。

2013年，在3D魔幻神话剧《追鱼传奇》中扮演男主角张珍，并演唱插曲《漩涡》，该剧以周播剧形式暑期登陆湖南卫视，取得了不俗的收视成绩，使关智斌在内地人气迅速上升；其参演的3D魔幻神话电影《白狐》也于九月上映。

2014年1月，参演的电影《救火英雄》上映；3月，参演的电视剧《妻子的秘密》播出，关智斌一人分饰两角，分别扮演心理学博士雨轩和神秘高贵的CEO高翔。同年，分别担任了两部单元剧《新济公活佛》和《美人制造》中的单元男主角。

2015年3月，与高云翔、黄圣依等合作的电视剧《爱你，万缕千丝》登陆湖南卫视“青春进行时”，该剧采取了边播边拍的新形式，另观众耳目一新。同年，客串参演由应采儿监制的香港首部4K网剧《天才在左疯子在右》。5月，二度与黄圣依合作拍摄电视剧《好想听你说爱我》，担任男主角。

2016年1月，与陈浩民等合作的古装神话偶像剧《天天有喜之人间有爱》登陆湖南卫视金鹰剧场。与张翰、古力娜扎等合作的古装神话偶像剧《山海经之赤影传说》于3月20日登陆湖南卫视钻石独播剧场。7月，参演的电视剧《秀丽江山之长歌行》在江苏卫视上映。6月17日，暌违八年的歌手关智斌再次推出国语专辑《角色》（新曲 精选），以过去、现在、将来为概亲自参与创作了三首新歌《次要角色》、《塑造角色》、《终生角色》，致敬自己八年逝去的时光，并邀请好友赵丽颖倾情客串MV女主角。同年主演了微电影《情怀未变》，获得“环球微电影盛典提名”。10月，接拍大型科幻电视剧《失忆之城》。

2017年3月，关智斌与刘恺威、杨蓉等合作的古龙武侠剧《飞刀又见飞刀》登陆湖北广东两大卫视。同期，关智斌接拍了网络电影《血战铜锣湾3》，担任领衔主演，首次挑战硬汉古惑仔形象，于9月16日在爱奇艺独家上映。6月开拍、领衔主演的武侠网剧《拜见宫主大人》于11月9日在搜狐全网独播，关智斌在其中献唱片头曲《江湖就这样》。

2018年1月，发行了其主演的电影《血拳》的主题曲《勇往直前》。电影《血拳之双龙劫》讲述了硬汉拳手端木跨越18年的爱恨情仇，于2月上映。 10月，与张致恒重组BOY'Z，发行新专辑《大男孩》 ，并于10月16日在香港举行首次BOY'Z专场演唱会。同年，荣获第24届华鼎奖“最受观众喜爱影视明星”奖。

2019年3月，领衔主演的网剧《拜见宫主大人2》上映；4月，电视剧《战毒》在香港正式开机，关智斌主演探员——许修平。7月，主演的电影《血拳之龙虎斗》在优酷上映，是《血拳之双龙劫》的下半部。

2020年5月15日，主演的电视剧《长相守》在优酷、爱奇艺和腾讯视频播出。