2003年，郭道元凭借喜剧电影《六个视线》出道。

2008年，客串出演了由宋康昊、郑雨盛、李秉宪等主演的动作冒险喜剧《好家伙、坏家伙、怪家伙》。

2010年，与金允石、河正宇、赵成夏等共同参演由罗宏镇编导的动作片《黄海》，因饰演金胜贤教授一角崭露头角。

2012年2月2日，参演的由尹钟彬执导，崔岷植、河正宇领衔主演的犯罪电影《与犯罪的战争》上映，郭道元饰演人面兽心的检察官“曹范锡”，因此获得第33届韩国青龙电影奖最佳男配角提名；5月30日，与苏志燮、李沇熹、严基俊、崔丹尼尔等人主演的警匪电视剧《幽灵》在SBS电视台首播，郭道元因在剧中饰演重案界第一疯牛“权赫洙”受到欢迎，并由此获得2012SBS演技大赏电视剧部门特别演技奖；10月11日，搭档苏志燮、李美妍、金桐俊主演的动作片《公司职员》上映，郭道元饰演了有着自卑情结的专员“权钟泰”。

2013年，郭道元与李帝勋、赵镇雄、金泰勋和文素丽主演了由朴明朗执导的惊悚剧情片《愤怒的伦理学》，饰演与遇害女大学生有着不伦关系的大学教授“秀泽”；12月28日，搭档宋康昊、林时完、吴达秀主演的剧情片《辩护人》上映，郭道元因饰演反派警监“郭秉奎”而获得第50届韩国百想艺术大赏电影类奖项-最佳男配角提名，第51届韩国电影大钟奖最佳男配角提名。

2014年，与崔胜贤、申世景、李哈妮等共同参演由姜炯哲执导的犯罪电影《老千2-神之手》，饰演神秘人物“张东植”。

2016年，与黄政民、千禹熙以及日本演员国村隼主演了罗宏镇导演的悬疑电影《哭声》，郭道元饰演相信科学搜查方法，但面对诡异事件毫无头绪的警察。

2016年12月，与郑雨盛合作出演杨佑硕导演的新作《钢铁雨》。

2012年8月9日，郭道元与苏志燮、李妍熙被选任为警察厅网络搜查队的宣传大使。

韩国百想艺术大赏

• 2017第53届韩国百想艺术大赏电影类奖项-最佳男主角奖哭声（提名）
• 2014第50届韩国百想艺术大赏电影类奖项-最佳男配角奖辩护人（提名）

韩国青龙电影奖

• 2016第37届韩国青龙电影奖最佳男主角奖哭声（提名）
• 2012第33届韩国青龙电影奖最佳男配角奖与犯罪的战争（提名）

韩国电影大钟奖

• 2017第54届韩国电影大钟奖最佳男配角奖特别市民（提名）
• 2016第53届韩国电影大钟奖最佳男演员奖哭声（提名）
• 2014第51届韩国电影大钟奖最佳男配角奖辩护人（提名）

其他奖项

• 2012SBS演技大赏电视剧部门特别演技奖（男）幽灵（获奖）

郭道元的大多电影角色都是反派人物，如《与犯罪的战争》中暴打崔岷植的检察官“郭秉奎”，以正义的名义徇一己私利，让人恨不得杀掉解恨；《愤怒的伦理学》中他又是陷入不伦男女关系被怀疑是杀人犯的大学教授。而他在《大叔》、《深夜的FM》、《公司职员》、《柏林》等影片中也都存在感十足，而除了这些犯罪题材的影片，郭道元还在《占卜师们》、《当男人恋爱时》等喜剧片和爱情片里插上一脚，还凭借电视剧《幽灵》中重案组班长“权赫洙”一角一改往日奸恶形象，赢得观众好感。