2005年6月，主演了改編自張小嫻作品的都市情感劇 《如果月亮有眼睛》，這也是他的首部作品 。

2007年5月，在陸毅主演的描寫抗日地下斗爭的《夜幕下的哈爾濱》中飾盧守全；8月，拍攝以牟氏莊園真實的歷史背景為創(chuàng)作基礎(chǔ)的作品《牟氏莊園》，梁大維扮演了牟五爺?shù)膬鹤印澳膊拧? 。

2008年3月，主演了反映清朝著名政治家、文學(xué)家、書法家,“三代帝王師”祁雋藻生平的古裝劇《天地民心》，在該片中出演“怪才”張牧；11月，主演了青春勵志電影《王子雄兵》，扮演富家子弟王梓。

2009年3月，在古天樂、黃奕主演的賀歲電影《一路有你》中飾張和  。

2012年3月，拍攝了改編自電影的《大兵小將》，在劇中挑大梁飾演“大反派”。

2013年9月，參演了李大為執(zhí)導(dǎo)的講述中華民族先祖開創(chuàng)紀元的歷史劇《英雄時代》。

2015年2月，在周琳皓執(zhí)導(dǎo)的中國首部奇幻題材網(wǎng)絡(luò)劇《執(zhí)念師》中飾擁有執(zhí)念超能力的開鎖名將；3月，與郭京飛搭檔，主演了懸疑探案劇《暗黑者》，飾理財師薛天；9月，參演電影《追愛大冒險》，這也是梁大維首次擔(dān)任電影男一號的角色。

2016年，參演電視劇《金水橋邊》。

2018年4月30日，主演的電視劇《溫暖的弦》播出。同日，參演的電視劇《她很漂亮》播出。7月4日，主演的網(wǎng)劇《熱血書院》在優(yōu)酷播出。

2014年08月30日，參加了第二十七屆北京領(lǐng)養(yǎng)日活動，在活動中呼吁領(lǐng)養(yǎng)代替購買，讓更多的動物找到一個有愛的家 。

在《天地民心》中，他經(jīng)過不懈的努力揣摩，準確的把握了人物的老年狀態(tài)，將人物表現(xiàn)的十分到位，成功詮釋了七十幾歲的老年張牧；梁大維擁有，可帥可萌，可大叔可正太，可深沉可逗比的形象（騰訊網(wǎng)評）。他擁有爽朗笑聲和陽光形象，具有感染力（新浪網(wǎng)評）。