Aunque todavía en la escuela, Bradley comenzó su carrera profesional, junto a Sarah Jessica Parkeren Sexo en Nueva York (1998) y en la serie The Beat (2000). Después de terminar su segundo largometraje, Carnival Knowledge (2002), sus planes para trasladarse a Los Ángeles se retrasaron cuando Darren Star lo contrató como estrella de la serie The $treet (2000). Bradley se hizo con el papel del joven estudiante de derecho Gordon Pinella en la película Al límite de la verdad (2002), protagonizada por Ben Afflecky Samuel L. Jackson y también con estrellas como Travis Paterson en My little eye (2002). Por último, decidió que era el momento de renunciar a sus otros proyectos de Nueva York y trasladarse a Los Ángeles cuando fue contratado para el reparto de la serie "Alias" en la que participó en 46 episodios entre 2001-2006.En el set se hizo mejor amigo de su compañero David Anders (Julian Sark) Estuvo casado con la también actriz Jennifer Espositoen diciembre de 2006, durando sólo un año, se divorciaron en noviembre de 2007. Su primero gran éxito en cine fue la comedia The Wedding Crashers (2005) protagonizada por Owen Wilsony Vince Vaughn que recaudó más de 200 millones sólo en Estados Unidos. En 2006 intervino en la comedia-romántica Novia por contrato protagonizada por Matthew Mcconaugheyy Sarah Jessica Parker en la que interpretaba a Demo, uno de los íntimos amigos del protagonista. Mientras intervenía en diferentes películas, en papeles secundarios, participaba en la serie de televisión Alias en la que interpretaba a Will Tippin, participó en 46 capítulos durante varios años Tras varios papeles secundarios obtuvo un papel más destacado en la comedia Yes Man (2008) protagonizada por Jim Carrey que recaudó 223 millones de dólares en las taquillas todo el planeta. En este mismo año protagonizó la comedia-romántica coral He's just not that into you (A él no le gustas tanto) basada en la novela "He's Just Not That Into You: The No-Excuses Truth to Understanding Guys" escrita por Liz Tuccillo, junto con actores como Jennifer Aniston Ben Affleck Jennifer Connellyy Drew Barrymore También fue un éxito en taquilla recaudando casi 100 millones en Estados Unidos. En 2009 protagonizó la comedia The Hangover que entró número uno en la taquilla estadounidense con 45 millones de dólares consiguiendo uno de los mejores estrenos de junio en Estados Unidos. En 2010 protagoniza la comedia Loca obsesión junto a Sandra Bullocken la que interpreta a Steve. Su estreno en EE UU fue en 2009 y en España se estrenó el 5 de febrero de 2010. También ha aceptado participar en la comedia-romántica coral Valantine's Day protagonizada por Julia Roberts Anne Hathaway Jessica Albay Ashton Kutcher entre otros. Se estrenó el 12 de febrero de 2010 en EE UU. Además del drama-romántico New York, I love you protagonizado, entre otros, por Andy García, Shia LaBeouf, Orlando Bloomy Natalie Portman Su estreno está previsto para el 16 de octubre de 2009. También tiene pendiente de estreno el thriller Case 39 protagonizado por Renée Zellweger, que carece de estreno todavía en Estados Unidos. Se rumorea la posibilidad de una secuela de The Hangover y su participación en la adaptación cinematográfica de The A-Team interpretando a Tempelton Peck.