2011年下半年,尹正读完大学后意外的参演了音乐剧《妈妈咪呀》的中文版,也因此结识了该音乐剧的女主角田水,后由田水引荐参演上海话剧中心的话剧版《鹿鼎记》,饰演第四任康熙,得到了给他们拍戏的王勇导演的认可。2013年,经王勇导演的推荐,尹正出演了个人首部电视剧作品《龙门镖局》,在剧中饰演“山鸡”一角,正式进入演艺圈 。
2013年9月,参演由李立群、邓萃雯等人主演,蒋家骏、查传谊执导的近代革命题材电视剧《风雷急》,在该剧中饰演男二号方俊生 ;同年,参演3D科幻喜剧片《不可思异》,在影片中饰演一个放高利贷的讨债人威廉,这是其首部电影作品,并于2015年4月上映 。
2014年3月,参演的奇幻惊悚题材好莱坞电影《绝命航班》上映,尹正在片中饰演考古学家万虎一角 ;同年9月,主演的悬疑推理电影《女生宿舍》在中国上映,尹正饰演愿意为爱放弃一切,即使是正义也愿意抛弃的民国痴情男邹志勇 ;主演的浪漫爱情喜剧《换爱七日》上映 。
2015年8月,主演校园励志电视剧《红色青橄榄》,首次担任男主的尹正在剧中饰演海归教师班主任郎兴 ;9月,因在喜剧电影《夏洛特烦恼》中饰演学霸袁华再度走进观众视野 ;10月,因在悬爱侦探剧《他来了,请闭眼》中饰演的傅子遇一角 ,在第19届华鼎奖中国百强电视剧满意度调查发布颁奖盛典中获得“最佳新锐演员”的称号 ,并在“亚洲影响力东方盛典”中获得影视势力飞跃演员奖 ;主演青春幽默喜剧《乌鸦嘴女郎》饰演宅男科学家乔慕渔一角 。
2016年3月,参演玄幻神话偶像剧《山海经之赤影传说》 ;同年9月,民国谍战电视剧《麻雀》在湖南卫视播出,尹正在其中饰演阴险又多变的反派苏三省 ,并凭借该角色获得国剧盛典观众最喜爱的角色演员的荣誉 ;11月,主演的古装喜剧《极品家丁》在优酷播出 。
2017年,主演由白一骢编剧的魔幻爱情喜剧《大话西游之爱你一万年》 ;同年,主演悬疑动作片《大侦探霍桑》 。2018年,与翟天临共同主演叶伟民执导的刑侦网络剧《原生之罪》 。
2019年8月6日,出演民国热血青春剧《烈火军校》播出,在剧中饰演承瑞贝勒 ;10月,入围第六届“中国电视好演员”网剧男演员候选名单 。2020年3月20日,与黄晓明、佘诗曼共同主演的民国剧《鬓边不是海棠红》在爱奇艺播出,在剧组饰演一代天才京剧名伶商细蕊 。