Amell góp mặt trong 3 tập của bộ phim dài 4 phần Queer as Folk với vai Liberty Rider năm 2004. Anh cũng thủ vai Adam trong phần 1 của phim truyền hình Dante's Cove, phần 2 anh được thay thế bởi diễn viên Jon Fleming. Vào năm 2007, Amell giành được giải thưởng Gemini với vai nhân vật khách mời trong ReGenesis. Cùng năm đó anh cũng được đề cử tại giảI Gemini cho hạng mục Vai diễn ấn tượng nhất với phim Rent-a-Goalie.

Anh tiếp tục trở lại đóng các phim truyền hình với các phim Da Kink in My Hair và Heartland. Ngày 3/12/2010, anh cũng tham gia góp mặt với nhân vật ma sói 'Brady' trong phần 2 của phim The Vampire Diaries.

Amell sau đó còn thủ vai Joran van der Sloot trong phim của hãng Lifetime: Justice for Natalee Holloway, được công chiếu vào tháng 5 năm 2011.

Ngày 2 tháng 10 năm 2011, phần 3 bộ phim của hãng HBO là Hung được khởi chiếu và Amell được đóng vai người hầu bàn biến chất Jason, đối thủ của Ray Decker. Anh còn xuất hiện trong phần 4 của bộ phim 90210 với vai diễn Jim.

Tháng 1 năm 2012, Amell chính thức được nhận đóng vai chính trong phim Arrow của hãng The CW, 1 bộ phim tái hiện lại siêu anh hùng truyện tranh Green Arrow.

Ngày 6 tháng 11 năm 2014, anh tham gia đóng phim hài "Whatever Makes You Happy" dựa trên tiểu thuyết cùng tên của nhà văn William Sutcliffe. Anh sẽ cùng với Susan Sarandon và Allison Janney thủ vai chính trong phim này, khởi chiếu vào tháng 6 năm 2015.