Vogel begyndte at stå model til jeans for det ikoniske Levi Strauss & firma. Han blev efterfølgende castet i tv-serien Grounded for Life, hvor han optrådte i en tilbagevendende rolle mellem 2001 og 2004.

Hans første filmrolle var i filmen Grind med skateboarding-tema, som blev udgivet den 15. august 2003. Filmens medspillere var bl.a. Adam Brody og Jennifer Morrison. Vogels næste rolle var i tv-filmatiseringen af Wuthering Heights, der havde premiere på MTV i september 2003. I filmen spillede Vogel Heath over for Erika Christensens Kate. Vogels sidste rolle i 2003 var i genindspilningen af The Texas Chainsaw Massacre, som blev udgivet i oktober og havde en høj indtjening.

I 2005, efter at Grounded for Life blev aflyst, optrådte Vogel i fire filmroller. Først spillede han Eric Richman, den romantiske interesse for Blake Livelys karakter i The Sisterhood of the Traveling Pants, som havde en udgivelse i juni. Hans næste rolle var hovedrollen i lavbudgetfilmen Supercross, som kom i biografen i august. Vogel indspillede sin rolle i Havoc, et mørkt, R-klassificeret drama også med Anne Hathaway i hovedrollen, i 2003, men filmen blev først udgivet i november 2005. Den blev ikke vist i biograferne, men blev udgivet direkte på video. Vogels sidste rolle i 2005 var i Rumor Has It…, med Jennifer Aniston i hovedrollen, hvor han havde en birolle som søn til Kevin Costners karakter.

Vogels første rolle i 2006 var i katastrofefilmen Poseidon, en genindspilning af filmen The Poseidon Adventure fra 1972; han spiller Emmy Rossums figurs forlovede. Filmen, der havde et budget på 160 mio. dollars, havde premiere den 12. maj og indtjente 181.674.817 dollars ved den internationale billetluge. Vogel blev oprindeligt tilbudt rollen som Angel i X-Men: The Last Stand, men trak sig tilbage for at medvirke i Poseidon. Samme år medvirkede han i Caffeine, en romantisk komedie, og skrev under på at medvirke i en gyserfilm ved navn Open Graves, der blev optaget i Spanien.

I 2007 medvirkede Vogel i filmen The Deaths of Ian Stone, der var en del af gyserfilmfestivalen 8 Films to Die For. I 2009 spillede Vogel med i neo-noir-filmen Across the Hall og gyserfilmen Open Graves. Han var med i 2010 i den romantiske komediefilm She’s Out of My League, Blue Valentine, tv-serien Miami Medical og Heaven’s Rain.

Vogel var med i komediefilmen What’s Your Number? fra 2011 og spiller Johnny Foote i filmatiseringen af The Help. Han spillede senest Dean i det kortvarige ABC-drama Pan Am (baseret på historien om det nedlagte flyselskab af samme navn).

I 2013 medvirkede han i Howard Goldbergs komedie Jake Squared, hvor han spiller mod bl.a. Elias Koteas, Virginia Madsen og Jane Seymour. Han medvirkede også i McCanick og de første seks afsnit af Bates Motel. Dette var A&E’s samtidige prequel-serie til romanen Psycho fra 1959.

BuddyTV rangerede ham som nr. 96 på sin liste over “TV’s Sexiest Men of 2011”.

Vogel spillede hovedrollen som Dale “Barbie” Barbara i CBS’ science fiction-dramaserie Under the Dome, der er baseret på romanen af samme navn af Stephen King. Serien blev sendt som en sommerserie på CBS; den kørte i tre sæsoner på netværket og sluttede i september 2015.

I 2014 fik Vogel en rolle i Hallmark Hall of Fame’s romantiske tv-film In My Dreams, hvor han spillede overfor bl.a. Katharine McPhee og JoBeth Williams. Samme år spillede han med i drama-thrilleren The Boy, der fortæller historien om en 9-årig sociopat, som blev spillet af Jared Breeze.

I 2015 spillede Vogel med i miniserien Childhood’s End, der er baseret på romanen af samme navn skrevet af Arthur C. Clarke.

I 2017 spillede Vogel hovedrollen i filmatiseringen af Lee Strobels The Case for Christ, hvor han portrætterede forfatteren og igen samarbejdede med medspilleren Erika Christensen.

Den 25. september 2017 havde NBC premiere på The Brave, i sæsonen 2017-18. Et lille hold af hardcore militær-efterretningsagenter fra forskellige grene af tjenesten bliver udvalgt til særlige, vanskelige missioner. Blandt hovedpersonerne er Vogels karakter, kaptajn Adam Dalton, holdets kommunikationschef og en tidligere Delta Force-agent. Han rapporterer til den karakter, der spilles af seriens hovedrolle Anne Heche. Serien blev aflyst efter én sæson.

I december 2018 blev det annonceret, at Vogel skal spille med i den psykologiske thriller Secret Obsession fra Netflix. Filmen blev udgivet den 18. juli 2019.

I februar 2019 spillede Vogel hovedrollen som David Roman i ABC’s science fiction-pilotfilm Triangle, der er skrevet af Jon Feldman og Sonny Postiglione. ABC afviste projektet i september 2019.

I marts 2020 blev det annonceret, at Vogel skulle spille med i en kommende Netflix-serie, Sex/Life.