吳曉亮出生于內(nèi)蒙古自治區(qū)通遼市科爾沁左翼后旗，他從小就很喜歡音樂。吳曉亮中學(xué)就讀于通遼蒙古族中學(xué)，16歲時他開始玩樂隊(duì)，在樂隊(duì)中擔(dān)任吉他手兼主唱。之后，吳曉亮背著吉他來到北京發(fā)展，并成為了一名演員。

2004年，出演李繼賢執(zhí)導(dǎo)的青春校園電影《沒有音樂照樣跳舞》，在片中飾演高中生陳天閣，這是他的首部電影作品，從而正式進(jìn)入演藝圈，該片于次年獲得中國電影華表獎最佳兒童片獎。

2006年，出演唐大年執(zhí)導(dǎo)的青春愛情電影《青春期》，在片中飾演對七七有著深深好感的班干部永亮，從而受到關(guān)注。

2007年，與秦俊杰合作主演劇情電影《攤開你的地圖》，在片中飾演一群青春叛逆少年的首領(lǐng)林齊。

2008年，參演韓曉軍執(zhí)導(dǎo)的革命戰(zhàn)爭劇《八千湘女上天山》，在劇中飾演陽光開朗的騎兵趙剛，這是他的首部電視劇作品。

2009年，與吳剛搭檔主演家庭情感劇《80后的兒子50后的爸》（原名《我是你兒子》），在劇中飾演男主角楊樹林的兒子楊帆。2010年，與李晨、小宋佳、楊立新共同出演家庭情感劇《風(fēng)車》，在劇中飾演成年時期的梁凡。

2011年，出演劉蓓、嚴(yán)屹寬、鄭曉寧主演的都市情感劇《身邊的幸�！罚�在劇中飾演潘嬌嬌的次子鐘天明，與劉蓓飾演一對母子。2012年6月8日，其參演的愛情電影《第一次》上映，在片中飾演樂隊(duì)成員梁良。

2013年，出演杜淳、馬蘇領(lǐng)銜主演的年代劇《黃金大劫案》。2015年，與張子棟合作主演驚悚喜劇電影《異聞錄之捉妖兄弟》，在片中飾演正直善良、處事冷靜謹(jǐn)慎的捉妖人紀(jì)顏。

2016年，出演劉恩佑、張雯、李雅男主演的民國情感劇《煙花易冷》；同年，參演王龍華、張含韻、蒲巴甲主演的古裝傳奇劇《重耳傳》，在劇中飾演楚成王熊惲，這是他首次在影視作品中嘗試古裝扮相。

2017年7月19日，其出演的古裝武俠電影《繡春刀Ⅱ：修羅戰(zhàn)場》上映，在片中飾演武功高強(qiáng)的丁泰。

2019年6月27日，參演的電視劇《長安十二時辰》在中國大陸播出，在劇中飾演曹破延。12月10日，憑借《日光之下》獲第四屆澳門國際影展最佳男主角獎。

2020年10月，參演電視劇《掃黑風(fēng)暴》。11月27日，主演的電影《日光之下》定檔在中國內(nèi)地上映，在劇中飾演谷亮。12月31日，參演的電影《送你一朵小紅花》定檔在中國內(nèi)地上映，在劇中飾演吳亮。

吳曉亮是一個單眼皮男孩，渾身上下透出一股簡明、直接的利落勁，言談低調(diào)是他一貫的風(fēng)格。吳曉亮從各個方面凸顯出了不凡的男人味，他身上不僅有年輕人崇尚的潮流與前衛(wèi)，還有著果敢和堅(jiān)定（《深圳商報(bào)》評）。

吳曉亮在電影《沒有音樂照樣跳舞》中的表現(xiàn)很出色，成功的塑造了陳天閣這一高中生形象。而在電影《青春期》中，吳曉亮以本色的表演將片中的角色刻畫得入木三分，他也令觀眾感受到了其獨(dú)特的氣質(zhì)。他具有不羈的個性和青春躁動的思想，他與洼冢洋介有著太多的相似點(diǎn)，自由的感覺、獨(dú)到的氣質(zhì)、深邃的目光，而這樣的風(fēng)格也正是吳曉亮區(qū)別于其他演員的獨(dú)特資質(zhì)（新浪評）。