Vogel begon als model voor jeans voor de iconische Levi Strauss & Company. Vervolgens werd hij gecast in de televisieserie Grounded for Life, waarin hij tussen 2001 en 2004 een vaste rol speelde.

Zijn eerste filmrol was in het skateboard-thema Grind, dat werd uitgebracht op 15 augustus 2003. In de film speelden onder anderen Adam Brody en Jennifer Morrison. Vogel’s volgende rol was in de televisieremake van Wuthering Heights, die in september 2003 op MTV in première ging. In de film speelde Vogel Heath tegenover Kate van Erika Christensen. Vogel’s laatste rol in 2003 was in de remake van The Texas Chainsaw Massacre, die in oktober uitkwam en hoge box office-prestaties had.

In 2005, nadat Grounded for Life was geannuleerd, verscheen Vogel in vier filmrollen. Eerst speelde hij Eric Richman, de romantische interesse van Blake Lively’s karakter in The Sisterhood of the Traveling Pants, die een juni release had. Zijn volgende rol was de hoofdrol in de low-budget film, Supercross, die in augustus in de bioscoop werd uitgebracht. Vogel filmde zijn rol in Havoc, een donker drama met R-rating en Anne Hathaway in de hoofdrol, in 2003, maar de film werd pas in november 2005 uitgebracht. De film werd niet in de bioscoop vertoond, maar rechtstreeks op video uitgebracht. Vogel’s laatste rol in 2005 was in Rumor Has It…, met Jennifer Aniston in de hoofdrol, waarin hij een bijrol had als de zoon van Kevin Costner’s personage.

Vogel’s eerste rol in 2006 was in de rampenfilm Poseidon, een remake van de film The Poseidon Adventure uit 1972; hij speelt de verloofde van Emmy Rossum’s personage. De film, die een budget had van 160 miljoen dollar, opende op 12 mei en bracht 181.674.817 dollar op aan de internationale kassa. Vogel kreeg oorspronkelijk de rol van Angel aangeboden in X-Men: The Last Stand, maar trok zich terug om in Poseidon te verschijnen. Hetzelfde jaar verscheen hij in Caffeine, een romantische komedie en tekende hij voor een horrorfilm Open Graves, opgenomen in Spanje.

In 2007 was Vogel te zien in de film The Deaths of Ian Stone, onderdeel van het horrorfilmfestival 8 Films to Die For. In 2009 speelde Vogel in de neo-noirfilm Across the Hall en de horrorfilm Open Graves. Hij speelde in 2010 mee in de romantische komediefilm She’s Out of My League, Blue Valentine, de tv-serie Miami Medical en Heaven’s Rain.

Vogel speelde in 2011 mee in de komediefilm What’s Your Number? en speelt Johnny Foote in de verfilming van The Help. Hij speelde onlangs Dean in het kortstondige ABC-drama Pan Am (gebaseerd op de geschiedenis van de ter ziele gegane luchtvaartmaatschappij met dezelfde naam).

In 2013 deed hij mee aan Howard Goldbergs komedie Jake Squared, waarin hij speelt tegen onder anderen Elias Koteas, Virginia Madsen en Jane Seymour. Ook was hij te zien in McCanick, en de eerste zes afleveringen van Bates Motel. Dit was A&E’s hedendaagse prequel serie op de roman Psycho uit 1959.

BuddyTV rangschikte hem #96 op haar lijst van “TV’s Sexiest Men of 2011”.

Vogel speelde de hoofdrol als Dale “Barbie” Barbara in de CBS science fiction dramaserie Under the Dome, gebaseerd op de gelijknamige roman van Stephen King. De show werd uitgezonden als zomerserie op CBS; hij liep drie seizoenen op het netwerk en eindigde in september 2015.

In 2014 kreeg Vogel een rol in de romantische tv-film In My Dreams van de Hallmark Hall of Fame, waarin hij speelde tegenover onder anderen Katharine McPhee en JoBeth Williams. In hetzelfde jaar speelde hij in de drama-thriller The Boy, die het verhaal vertelt van een 9-jarige sociopaat, die werd gespeeld door Jared Breeze.

In 2015 speelde Vogel een hoofdrol in de miniserie Childhood’s End, gebaseerd op de gelijknamige roman van Arthur C. Clarke.

In 2017 speelde Vogel in de verfilming van Lee Strobel’s The Case for Christ, waarbij hij de auteur portretteerde en opnieuw een team vormde met co-ster Erika Christensen.

Op 25 september 2017 debuteerde NBC The Brave, voor het seizoen 2017-18. Een klein team van hardcore militaire-inlichtingenagenten uit verschillende takken van de dienst wordt geselecteerd voor speciale, moeilijke missies. Onder de hoofdpersonen is Vogel’s personage, Capt. Adam Dalton, de communicatiedirecteur van het team en een voormalig Delta Force-operative. Hij rapporteert aan het personage dat wordt gespeeld door seriehoofdrolspeelster Anne Heche. De serie werd na één seizoen gecanceld.

In december 2018 werd aangekondigd dat Vogel de hoofdrol zal spelen in de Netflix psychologische thriller Secret Obsession. De film werd uitgebracht op 18 juli 2019.

In februari 2019 speelde Vogel de hoofdrol van David Roman in de ABC science-fiction pilot Triangle die werd geschreven door Jon Feldman en Sonny Postiglione. ABC passeerde het project in september 2019.

In maart 2020 werd aangekondigd dat Vogel de hoofdrol zou spelen in een aankomende Netflix-serie, Sex/Life.