13岁时，邵兵进入武汉市皮划艇运动队，成为一名帆板运动员。1989年，邵兵放弃了保送至武汉体育学院的机会，决心报考北京电影学院。上了考场，他由于紧张把准备的几首歌全忘了，文化课也考得差。两个月后，他收到了北京电影学院的录取通知书；因为他的形象和气质独特，于是招生老师向院方打了“特批录取”的报告。
1992年，参演首部电影《蒋筑英》，饰演科学工作者司马森。1993年，进入中国国家话剧院工作；参演电影《炎帝传奇》。1994年，出演夏刚执导的电影《与往事干杯》，饰演在海外长大的华人青年老巴；该片获得第24届菲格拉达福兹国际电影节国际电影俱乐部联合会荣誉奖。
1995年，出演表现残疾人爱情生活的电影《赢家》，饰演只有一条腿的残疾跑步运动员常平；凭借该片邵兵获得第16届中国电影金鸡奖最佳男主角提名。
1996年，邵兵凭借在电影《红河谷》中饰演的藏族人格桑一角而成名。1997年主演电影《爱情麻辣烫》，饰演夏小万。1999年，出演滕文骥执导的电影《春天的狂想》，饰演作曲家赵黎明，获得第5届电影华表奖最佳男主角。
2000年参演电视剧《别无选择》，饰演程家辉；同年出演电视剧《中华英豪》，饰演“自然门”武功传人杜心武。
2001年参演电视剧《一路上有你》。2002年，在电视剧《生死极限》中，邵兵一人分饰两角。
2003年，邵兵宣布淡出影坛。2004年推出首张唱片《兵临城下》；同年参演郭宝昌执导的电视剧《酒巷深深》，饰演刘书。
2006年，在电视剧《大声呼喊你回来》中，邵兵一改以往塑造的英雄形象，扮演一名与盲女相爱的出租车司机路一鸣；同年参演电视剧《男人本色》，饰演一名广告公司的老板。2007年，主演电视剧《无法抗拒》，该剧播出后以平均8.48、单集最高12.6的收视率夺得2007年上海电视剧年度收视冠军。
2008年，参演电视剧《烽火影人》，饰演陈嘉雨。2009年出演电视剧《追捕》，饰演陈占豪。2010年，出演民族题材的电影《圣地额济纳》，饰演为航天事业鞠躬尽瘁的航天英雄；参演电影《让子弹飞》，饰演老二一角；同年参演谍战电视剧《马迭尔旅馆的枪声》，饰演地下党员孙博文。
2011年参演电视剧《血战长空》，饰演高云天；参演电视剧《钱多多嫁人记》，饰演一个踏实、稳重、性格内敛的大学副教授；同年邵兵在电影《关云长》中饰演张辽一角。
2012年1月，参加《南都娱乐周刊》与星际影业电影《幸福》的合作签约仪式。邵兵作为电影男一号，与一众演员亮相，这是邵兵淡出影坛后首次担当电影男主角。在电影《幸福》中，邵兵饰演一位事业有成的完美男人，在事业、亲情与爱情中学会寻觅幸福；2月拍摄电视剧《精忠岳飞》，饰演忠肝义胆、智勇双全的英雄将领韩世忠；同年参演张汉杰执导的电视剧《石光荣的战火青春》饰演石光荣。
2013年参演连奕名导演的电视剧《回马枪》，饰演龙飞虎；4月赴山西晋城拍摄电影《战将周希汉》，饰演演足智多谋、骁勇善战的开国将领周希汉；11月22日，邵兵与吴彦祖、姚晨主演的电影《控制》在全国各大影院上映，片中邵兵饰演三毛一角。
2014年，赴云南拍摄抗战电视剧《第一伞兵队》，剧中邵兵饰演伞兵队教练官席少岳。
2015年参演电影《宝贝，对不起》。2016年参演古装玄幻剧《幻城》，在剧中饰演严肃冷酷的冰雪国国王；5月，在蒋家骏执导的电视剧《射雕英雄传》中饰演郭靖之父郭啸天；同年，在电视剧《麻辣变形计》中饰演熊阔海。2018年7月，与李治廷、颖儿、付辛博、姜雯共同出演的古装剧《古剑奇谭贰》播出，在剧中饰演流月城大祭司沈夜。
邵兵的妻子是北京人民艺术剧院的演员张培。2004年，邵兵和张培的一双儿女出生。
2008年5月16日，邵兵应邀参加“电影人迎奥运抗震救灾”节目录制。2008年5月17日，邵兵与宁静、舜文齐共同演唱《北京欢迎你》，放歌奥运，献歌灾区。
影视奖项
综合奖项
邵兵气质独特、外表粗犷而内心温柔，像他这样在演艺事业如日中天的时候埋头踏实做自己音乐的人在歌坛很少见。在中国与邵兵同龄的男演员里，邵兵是少有的一个硬朗、男人味十足的演员。
邵兵为人低调。他有型，帅气，会唱歌，也能演戏，可一直都处在一个很平均的水平线上，始终没有大红过。
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