En 1987, Johnny interpretó a Doug en la película "Murder Ordained", que fue la primera aparición de Johnny en la pantalla.
En 1989 protagonizó la película "Vacaciones de Navidad". Ese mismo año protagonizó el papel de David Healy en la comedia estadounidense "Roseanne" y se hizo familiar para el público.
En 1997 protagonizó la película "Sé lo que hicisteis el verano pasado". Más tarde, Johnny apareció en la película "El gran desastre del Sr. Bean". Ese mismo año también apareció en la película "Kidnapping the Boss" e interpretó el papel de Ira Reder.
En 1998, protagonizó la película "Entre él y ella", coprotagonizada por Christina Ricci y Martin Tangwen.
En 1999, Johnny apareció como invitado en la serie de televisión "Padre de familia", protagonizada por Seth Green.
En el año 2000, participó en la película "You Are the One" coprotagonizada por Ben Affleck y Gwyneth Paltrow. Ese mismo año protagonizó la comedia "Playing Mona Lisa".
En 2001, participó en la película "Vanilla Sky" protagonizada por Tom Cruise.
En 2003, protagonizó la película "The Amateur Gambler" junto a Nick Stahl***.
En 2005, protagonizó la película "Happy Ending" con Lisa Kudrow y Steve Coogan***, e interpretó el papel de Miles en el drama.
En 2006, actuó como estrella invitada como Trouty en la serie de televisión "My Boy".
En 2007, protagonizó la comedia "The Big Bang Theory" con Jim Parsons y otras celebridades, y se hizo muy conocido por su papel del científico nerd Leonard Hofstadter. Ese mismo año, también hizo su debut en la obra de teatro de Broadway "The Little Dog Laughed" y ganó el Premio Drama.
En 2008, participó en la película "Hancock" protagonizada por Will Smith.
En 2009 protagonizó la comedia romántica "A Dining Table for Three", interpretando el papel de Ted.
En 2011, protagonizó el thriller de acción "The Time Plan" dirigido por Andrew Niccol y protagonizado por Justin Timberlake.
En 2013, protagonizó el drama histórico musical "Punk Underground" junto a Rupert Grint y Ashley Greene***.