2006年，沈震轩参加英皇新秀大赛，获得总决赛前五名及现场最具人气奖；同年年底，参加无线电视举办的《TVbeople》演艺新晋推广计划并通过选拔，获得2年无线电视演艺合约及参与无线电视的宣传制作；同年，出演喜剧片《新扎师妹3》。

2007年3月，沈震轩与《TVbeople》另外七位胜出者推出他们的宣传片；同年，出演谢霆锋、房祖名、余文乐主演的警匪电影《男儿本色》。

2008年，沈震轩加入第22期无线电视艺员训练班；同年，出演汪明荃、马德钟、佘诗曼主演的民初爱情剧《东山飘雨西关晴》；同年，出演毛舜筠、黎耀祥、金燕玲主演的时装处境喜剧《毕打自己人》，在剧中饰演袁宝轩。

2009年，与马浚伟、黄浩然、敖嘉年合作主演TVB清装剧《碧血盐枭》，在剧中饰演易寨主的手下；同年，他还出演了古天乐、刘青云、应采儿主演的扑克传记类电影《扑克王》。

2011年，与黄宗泽、陈法拉、谢天华合作主演TVB警匪剧《潜行狙击》，在剧中饰演一位为爱人牺牲的同性恋何赐登（爆登）；同年，担任钟嘉欣演唱歌曲《得闲找你》的MV男主角。

2012年，与关楚耀、连诗雅合作主演爱情喜剧电影《喜爱夜蒲2》，在片中饰演男二号Don；随后，出演张兆辉、商天娥、陈奂仁主演的情景剧《结分@谎情式》，在剧中饰演帅气幽默的程逸风；同年，与刘松仁、陈玉莲、马国明合作主演民国情感剧《名媛望族》，在剧中饰演爱新觉罗·尔熹；同年12月，凭借电影《喜爱夜蒲2》获得“第三十二届香港电影金像奖”最佳新人奖提名。

2013年，与黄子华、徐子珊、陈敏之合作主演TVB时装喜剧《My盛Lady》，在剧中饰演盛花蕊的男友刘柏坚；同年，沈震轩签约太阳娱乐文化；同年7月，推出首支个人单曲《讲多变真》，并作为电影《沟女不离三兄弟》的主题曲；同年，获得“香港壹周刊电视大奖”最有前途男艺人奖，之后，他还凭借歌曲《讲多变真》获得“劲歌金曲颁奖典礼”最受欢迎新人奖。

2014年，与陈敏之、江美仪、许绍雄合作主演TVB警匪剧《使徒行者》，在剧中饰演天资聪颖且擅长投资取巧的卧底探员Kobe连浩勤；同年9月，凭借电视剧《使徒行者》获得“马来西亚星光荟萃颁奖礼”最喜爱TVB飞跃进步男艺员奖；同年11月，与张建声、陈奂任、庄思敏合作主演爱情喜剧电影《求爱大作战》，在片中饰演文艺暖男马伟雄；随后，推出个人单曲《换个他》，而MV的女主角则由陈敏之担任；同年，与张兆辉、陈敏之、阮兆祥合作主演时装喜剧《性在有情》，在剧中饰演追求女主角林静儿的杜德基。

2015年，推出个人国语单曲《重返寂寞》，该歌曲是《讲多变真》的国语版；同年，推出首张个人同名专辑《沈震轩》；同年，与戚薇、王晓晨、陈亦飞合作主演都市情感剧《你好乔安》，在剧中饰演Steven；同年12月，参加“武汉华侨城欢乐谷流行音乐节”；此外，其主持的节目《DO 姐去shopping》还获得2015万千星辉颁奖典礼最佳节目主持奖的提名。

2016年1月，作为“钻石评判团”成员参加国际中华小姐竞选总决赛。2017年10月，沈震轩与周丽淇合唱歌曲《我真的很好》发布；12月1日，获得第4届粤语歌曲排行榜进步大奖。2018年11月14日，获得全球华语金曲奖十周年粤港澳大湾区优秀歌手铜奖。