1953年，25歲的趙雷通過李麗華的引薦，加入邵氏電影公司，憑高大英俊的外形，即被獲派擔當主角。
趙雷拍了多部古裝片，在《江山美人》中飾演風流皇帝一角，使他攀上事業的第一個巔峰，更因此被封“皇帝小生”的雅號，凡他有份參演的電影，一有皇帝一角，很少情況不是由他所飾演，可見趙雷的皇帝形象深入民心。此外，趙雷也有參演過時裝片，如《大馬戲團》，不過受歡迎程度遠遠不及古裝片。
1963年，趙雷約滿離開邵氏，應李翰祥之邀到台灣演出《西施》，年底他簽約電懋，翌年一口氣拍了《趙五娘》、《啼笑姻緣》、《賣油郎獨占花魁》等片，工作量之多堪稱全行之冠，而《西施》一片為了遷就趙雷，一拍就拍了兩年多，至1965年才與觀眾見面，不過趙雷不負眾望，憑該片獲金馬獎最佳男主角獎。
趙雷其後加入電懋，不幸的是，電懋老闆陸運濤與多名職員於1964年6月在台灣墜機喪生，翌年電懋改組為國泰，製作成本大減，而且跟風開拍大量武俠片，趙雷演膩了，有感演藝事業停滯不前，故萌退出影壇之意，並逐年減產，及後轉而從商，只是偶爾客串，過一下戲癮。
此外，趙雷於1962年曾與同是演員的妻子石英（“倒戈將軍”石友三之女）合組電影公司，並拍攝過多部影片。
金馬獎影帝
| 屆次 | 年度 | 獲獎人 | 影片 | 屆次 | 年度 | 獲獎人 | 影片 |
| 第1屆 | 1962 | 王引 | 《手槍》 | 第2屆 | 1963 | 唐菁 | 《黑夜到黎明》 |
| 第3屆 | 1965 | 葛香亭 | 《養鴨人家》 | 第4屆 | 1966 | 趙雷 | 《西施》 |
| 第5屆 | 1967 | 歐威 | 《故鄉劫》 | 第6屆 | 1968 | 崔福生 | 《路》 |
| 第7屆 | 1969 | 楊群 | 《揚子江風雲》 | 第8屆 | 1970 | 葛香亭 | 《高山青》 |
| 第9屆 | 1971 | 王引 | 《緹縈》 | 第10屆 | 1972 | 歐威 | 《秋決》 |
| 第11屆 | 1973 | 楊群 | 《忍》 | 第12屆 | 1975 | 秦祥林 | 《長情萬縷》 |
| 第13屆 | 1973 | 常楓 | 《香花與毒草》 | 第14屆 | 1973 | 秦祥林 | 《人在天涯》 |
| 第15屆 | 1973 | 秦漢 | 《汪洋中的一條船》 | 第16屆 | 1973 | 柯俊雄 | 《黃埔軍魂》 |
| 第17屆 | 1980 | 王冠雄 | 《茉莉花》 | 第18屆 | 1981 | 譚詠麟 | 《假如我是真的》 |
| 第19屆 | 1982 | 艾迪 | 《邊緣人》 | 第20屆 | 1983 | 孫越 | 《搭錯車》 |
| 第21屆 | 1984 | 李修賢 | 《公僕》 | 第22屆 | 1985 | 周潤發 | 《等待黎明》 |
| 第23屆 | 1986 | 狄龍 | 《英雄本色》 | 第24屆 | 1987 | 周潤發 | 《流氓大亨》 |
| 第25屆 | 1988 | 萬梓良 | 《大頭仔》 | 第26屆 | 1989 | 陳松勇 | 《悲情城市》 |
| 第27屆 | 1990 | 梁家輝 | 《愛在他鄉的季節》 | 第28屆 | 1991 | 郎雄 | 《推手》 |
| 第29屆 | 1992 | 成龍 | 《警察故事3》 | 第30屆 | 1993 | 成龍 | 《重案組》 |
| 第31屆 | 1994 | 梁朝偉 | 《重慶森林》 | 第32屆 | 1995 | 林揚 | 《超級大國民》 |
| 第33屆 | 1996 | 夏雨 | 《陽光燦爛的日子》 | 第34屆 | 1997 | 謝君豪 | 《南海十三郎》 |
| 第35屆 | 1998 | 洛桑群培 | 《天浴》 | 第36屆 | 1999 | 柯俊雄 | 《一代梟雄：曹操》 |
| 第37屆 | 2000 | 太保 | 《運轉手之戀》 | 第38屆 | 2001 | 劉燁 | 《藍宇》 |
| 第39屆 | 2002 | 黎明 | 《三更之回家》 | 第40屆 | 2003 | 梁朝偉 | 《無間道》 |
| 第41屆 | 2004 | 劉德華 | 《無間道3》 | 第42屆 | 2005 | 郭富城 | 《三岔口》 |
| 第43屆 | 2006 | 郭富城 | 《父子》 | 第44屆 | 2007 | 梁朝偉 | 《色·戒》 |
| 第45屆 | 2008 | 張涵予 | 《集結號》 | 第46屆 | 2009 | 黃渤、張家輝 | 《鬥牛》、《證人》 |
| 第47屆 | 2010 | 阮經天 | 《艋舺》 | 第48屆 | 2011 | 劉德華 | 《桃姐》 |
| 第49屆 | 2012 | 劉青雲 | 《奪命金》 | 第50屆 | 2013 | 李康生 | 《郊遊》 |
| 第51屆 | 2014 | 陳建斌 | 《一個勺子》 | 第52屆 | 2015 | 馮小剛 | 《老炮兒》 |
| 第53屆 | 2016 | 范偉 | 《不成問題的問題》 | 第54屆 | 2017 | 塗們 | 《老獸》 |
