Vogel começou a modelar calças de ganga para a icónica Levi Strauss & Empresa. Posteriormente foi elenco da série de televisão Grounded for Life, aparecendo num papel recorrente entre 2001 e 2004.

O seu primeiro papel no filme foi no skate temático Grind, que foi lançado em 15 de agosto de 2003. Os co-estrelas do filme foram Adam Brody e Jennifer Morrison. O próximo papel de Vogel foi no remake feito para a televisão de Wuthering Heights, que estreou na MTV em setembro de 2003. No filme, Vogel interpretou Heath em frente a Kate, de Erika Christensen. O último papel de Vogel em 2003 foi no remake de The Texas Chainsaw Massacre, que foi lançado em outubro e teve alta performance de bilheteria.

Em 2005, depois que Grounded for Life foi cancelado, Vogel apareceu em quatro papéis no filme. Primeiro, ele interpretou Eric Richman, o interesse romântico do personagem de Blake Lively em A Irmandade das Calças de Viagem, que teve um lançamento em junho. Seu próximo papel foi o protagonista do filme de baixo orçamento, Supercross, que foi lançado teatralmente em agosto. Vogel filmou seu papel em Havoc, um drama sombrio e com R também estrelado por Anne Hathaway, em 2003, mas o filme só foi lançado em novembro de 2005. Ele contornou os cinemas e foi lançado diretamente para o vídeo. O último papel de Vogel em 2005 foi em Rumor Has It…, estrelado por Jennifer Aniston, no qual ele teve um papel coadjuvante como o filho do personagem de Kevin Costner.

O primeiro papel de Vogel em 2006 foi no filme de catástrofe Poseidon, um remake do filme de 1972 The Poseidon Adventure; ele interpreta o noivo do personagem de Emmy Rossum. O filme, que tinha um orçamento de 160 milhões de dólares, estreou no dia 12 de maio e custou 181.674.817 dólares na bilheteria internacional. Foi oferecido originalmente à Vogel o papel de Anjo em X-Men: The Last Stand, mas recuou para aparecer em Poseidon. No mesmo ano, ele apareceu na Caffeine, uma comédia romântica e assinou para aparecer num filme de terror chamado Open Graves, rodado na Espanha.

Em 2007, Vogel apareceu no filme The Deaths of Ian Stone, parte do festival de filmes de terror 8 Films to Die For. Em 2009, Vogel estrelou o filme neo-noir Across the Hall e o filme de horror Open Graves. Ele fez parte do filme de comédia romântica She’s Out of My League, Blue Valentine, série de TV Miami Medical, e Heaven’s Rain.

Vogel fez parte do filme de comédia de 2011 What’s Your Number? e interpreta Johnny Foote na adaptação do filme The Help. Mais recentemente interpretou Dean no drama de curta duração Pan Am do ABC (baseado na história da extinta companhia aérea do mesmo nome).

Em 2013, participou da comédia de Howard Goldberg, Jake Squared, onde joga contra, entre outros, Elias Koteas, Virginia Madsen e Jane Seymour. Também apareceu em McCanick, e nos primeiros seis episódios de Bates Motel. Esta foi a série prequel contemporânea de A&E do romance Psycho.

BuddyTV classificou-o em #96 na sua lista de “Os Homens mais Sexy de 2011”.

Vogel estrelou como Dale “Barbie” Barbara na série dramática de ficção científica da CBS Under the Dome, baseada no romance homónimo de Stephen King. O programa foi exibido como uma série de verão na CBS; ele correu por três temporadas na rede, terminando em setembro de 2015.

Em 2014, Vogel recebeu um papel no filme romântico de TV Hallmark Hall of Fame, In My Dreams, no qual ele interpretou em frente, entre outros, Katharine McPhee e JoBeth Williams. No mesmo ano interpretou no thriller O Menino, que conta a história de um sociopata de 9 anos, que foi interpretado por Jared Breeze.

Em 2015, Vogel estrelou a minissérie Fim da Infância, baseada no romance homônimo escrito por Arthur C. Clarke.

Em 2017, Vogel estrelou na adaptação cinematográfica de O Caso de Cristo de Lee Strobel, retratando o autor e juntando-se novamente com a co-estrela Erika Christensen.

Em 25 de setembro de 2017, a NBC estreou A Bravura, para a temporada 2017-18. Uma pequena equipe de agentes de inteligência militar hardcore de vários ramos do serviço é selecionada para missões especiais e difíceis. Entre os líderes está o personagem Vogel, o capitão Adam Dalton, diretor de comunicações da equipe e um ex-operador da Delta Force. Ele se reporta à personagem interpretada pela líder da série Anne Heche. A série foi cancelada após uma temporada.

Em dezembro de 2018, foi anunciado que Vogel estrelará no thriller psicológico Netflix Obsessão Secreta. O filme foi lançado em 18 de julho de 2019.

Em fevereiro de 2019, Vogel desempenhou o papel principal de David Roman no piloto de ficção científica Triângulo ABC, escrito por Jon Feldman e Sonny Postiglione. ABC passou o projeto em setembro de 2019.

Em março de 2020, foi anunciado que Vogel estrelaria uma próxima série Netflix, Sex/Life.