Roluri timpurii și descoperireEdit
La optsprezece ani, Ventimiglia a urmat o carieră de actor, jucând pentru prima dată ca adolescent homosexual în Must Be the Music, un scurtmetraj lansat ca parte a filmului Boys Life 2 de Strand Releasing. S-a înscris la UCLA înainte de a obține un rol în serialul The Fresh Prince of Bel Air, fiind invitat în seriale de televiziune precum CSI: Crime Scene Investigation, Sabrina, the Teenage Witch, Law and Order: Special Victims Unit și Boston Public. L-a interpretat pe Jed Perry, în serialul de televiziune Fox de scurtă durată, Opposite Sex, care a fost difuzat inițial în 2000.
Din 2001 până în 2006, Ventimiglia a jucat rolul adolescentului melancolic Jess Mariano în Gilmore Girls; a fost introdus în cel de-al doilea sezon ca membru principal al distribuției. El a semnat pentru un spin-off al serialului Gilmore Girls numit Windward Circle, care urma să se concentreze pe relația dintre Jess și tatăl său înstrăinat (interpretat de Rob Estes), dar serialul propus nu a ajuns niciodată la difuzare. Ulterior, a coborât la statutul de guest star/membru recurent în distribuție și a revenit pentru patru episoade în sezonul patru și două episoade în sezonul șase. În cel de-al treilea și ultimul sezon din American Dreams, Ventimiglia l-a interpretat pe Chris Pierce, iubitul rebel al lui Meg Pryor (Brittany Snow); Pierce și mama sa singură, Shelly (Daphne Zuniga), un iepuraș Playboy, se mută în casa de lângă familia Pryor. În 2005, a jucat în serialul de înlocuire la jumătatea sezonului The Bedford Diaries. Producătorii l-au avut în vedere doar pe Ventimiglia, dar serialul a durat doar opt episoade și a fost unul dintre cele câteva seriale care nu au fost preluate de rețeaua nou formată The CW.
Eroi; filme și producțiiEdit
Între activitatea de televiziune, Ventimiglia a avut roluri secundare în filmele horror Cursed (2005), regizat de Wes Craven, și Stay Alive (2006), precum și roluri principale în scurtmetrajul Intelligence și lungmetrajul Dirty Deeds (2005). În același an, a fost distribuit în rolul lui Robert „Rocky Jr.” Balboa, fiul lui Rocky Balboa, în cel de-al șaselea episod al filmului Rocky Balboa, Rocky Balboa, care a fost lansat în decembrie 2006.
A jucat rolul lui Peter Petrelli în serialul Heroes de la NBC, un serial despre oameni „obișnuiți” care descoperă că au superputeri, și a interpretat personajul până la încheierea serialului, în 2010. De asemenea, Ventimiglia a produs și dezvoltat o mini-serie web intitulată It’s a Mall World ca parte a unei campanii de marketing pentru American Eagle Outfitters în 2007. La jumătatea anului 2007 a jucat rolul interesului amoros al cântăreței pop/R&B Fergie în videoclipul piesei „Big Girls Don’t Cry”. În 2008, a jucat rolul unui student la medicină în filmul horror „Pathology”. Filmul a avut-o în rol secundar pe actrița din Charmed, Alyssa Milano, și a fost regizat de Marc Schölermann pentru MGM.
În 2005, Divide Pictures a creat DSC, sau Divide Social Club, o rețea socială online și globală pentru oameni care gândesc la fel ca el, co-fondată de Ventimiglia împreună cu cei mai buni prieteni ai săi, Russ Cundiff și Dino DeMilio, un producător de radio pentru The Tom Leykis Show. Ventimiglia, Cundiff și Divide Pictures au încheiat un parteneriat cu Top Cow pentru a produce seria de benzi desenate REST, care va fi o serie limitată lunară. Banda desenată este despre John Barrett, un newyorkez cu gulere albe a cărui viață se schimbă atunci când devine dependent de un medicament care îl împiedică să adoarmă. Divide are, de asemenea, o carte de benzi desenate numită Berserker scrisă de Rick Loverd.
Film și televiziune; This Is UsEdit
După ce a lucrat cu scenariștii Mark Neveldine și Brian Taylor la Pathology, Ventimiglia a apărut în următorul film al celor doi, Gamer. Ventimiglia a jucat, de asemenea, în filmul thriller despre apocalipsa lui Xavier Gens, The Divide.
Ventimiglia a fost vocea lui Wolverine în dublajul în limba engleză al animației Marvel: Wolverine și și-a reluat rolul într-un episod din seria anime Marvel Anime: Iron Man și într-un episod din serialul Marvel Anime: Blade. Nu a revenit pentru a da voce lui Wolverine în Marvel Anime: X-Men, din cauza faptului că acel serial prezenta un Wolverine mai în vârstă, în schimb Wolverine a fost dublat de Steven Blum. L-a interpretat pe Ned Stax, un fost pușcaș marin, în scurta dramă polițistă neo-noir Mob City a lui Frank Darabont pentru TNT. De asemenea, și-a reluat rolul lui Jess Mariano în Gilmore Girls: A Year in the Life în noiembrie 2016. După aceasta, el ar fi declarat pentru USA Today că: „Am auzit zvonuri că vor aduce înapoi tot ceea ce am făcut parte vreodată… Cred că este interesant. Uneori, însă, cred că este prea mult. Sunt mai multe povești de spus cu multe dintre aceste personaje, dar, în același timp, unele dintre aceste personaje pentru unii dintre noi, actorii, sunt mai mult de un deceniu în trecut. A fost emoționant să mă întorc la Gilmore Girls pentru cele patru filme Netflix, dar sunt mulțumită de asta. Cred că poveștile au fost spuse. Cred că a fost grozav pentru public și pentru fani să aibă din nou doar o mică mostră din acea lume. Dar, în același timp, cred că oamenii nu ar trebui să devină atât de lacomi.”
Începând din toamna anului 2016, Ventimiglia a jucat alături de Mandy Moore în serialul dramatic de epocă aclamat de critici de la NBC, This Is Us, interpretându-l pe Jack Pearson, patriarhul unei familii din clasa de mijloc din America de la sfârșitul anilor 1980 și începutul anilor 1990. Ventimiglia joacă în viitorul thriller de suspans Devil’s Gate, alături de Amanda Schull. Pentru rolul lui Jack Pearson, Ventimiglia a primit prima sa nominalizare la premiile Emmy la categoria Actor principal remarcabil într-un serial dramatic.
În 2019, Ventimiglia a jucat alături de Amanda Seyfried în adaptarea cinematografică a filmului The Art of Racing in the Rain, bazat pe romanul lui Garth Stein.
.