2006-2011: Rajput a Delhi Műszaki Főiskolán végzett tanulmányai alatt beiratkozott Shiamak Davar táncórájára. Nem sokkal később színjátszó órákra is kezdett járni Barry John színházi rendezőnél. Rajput később azt nyilatkozta, hogy felszabadítónak találta ezt az élményt, és örökké ezt akarta csinálni. Háttértáncosként szerepelt a Dhoom 2 Dhoom Again című dalában és Ashwariya Rai előadásában a 2006-os Nemzetközösségi Játékok záróünnepségén. 2006-ban a negyedik évében otthagyta mérnöki tanulmányait, hogy művészeti és előadóművészi karrierbe kezdjen. Mumbaiba költözött, alkalmi munkákat és kisebb szerepeket vállalt, miközben a színházi iparban dolgozott. Mumbaiban Rajput csatlakozott Nadira Babbar Ekjute nevű színházi csoportjához, amelyben két és fél évig maradt.
Rajputot kiszúrta a Balaji Telefilms casting csapata, miközben a Prithvi Színházban dolgozott. Ezt követően meghallgatásra hívták, és 2008-ban megkapta a Kis Desh Mein Hai Meraa Dil című televíziós sorozat második főszerepét. Biztosította Preet Singh Juneja szerepét, aki a Harshad Chopda nevű főszereplő mostohatestvére, és a sorozat hetedik epizódjában lépett be. A karaktert a sorozat elején megölték, de a nézők népszerűsége miatt a sorozat fináléjában visszahozták, mint egy szellemet, aki végignézte, ahogy a családja ünnepli a nehéz időkből való kilábalást. Az alakítás nagy hatással volt Ekta Kapoor producerre, aki kezeskedett érte, hogy egy másik sorozatban, a Pavitra Rishta-ban főszerepet kapjon, állítólag a házigazda csatorna, a Zee TV kívánsága ellenére.
A Pavitra Rishta-ban Rajput Manav Deshmukh szerepét kapta, aki egy “ideális fiú és férj” volt, és Ankita Lokhande mellett játszott. A szerep állítólag áttörést jelentett számára, és amelyért számos televíziós díjat nyert, köztük a legjobb színésznek járó első díjat a 2010-es Indian Television Academy Awards-on. Három nagy televíziós díjat is nyert a legjobb férfi színész és a legnépszerűbb színész kategóriában. 2010-ben csatlakozott a Zara Nachke Dikha című táncos valóságshow második évadához a Mast Kalandar Boys csapatának tagjaként. Az anyák napi különleges epizódban a csapat Rajput elhunyt édesanyjának szentelt egy előadást. Később ugyanebben az évben részt vett a Jhalak Dikhhla Jaa nevű másik táncverseny-reality show negyedik évadában is, ahol a koreográfus Shampa Sonthalia oldalán szerepelt; ők lettek az évad második helyezettjei.
Rajput a 2009-es első adástól a 2011-es kilépéséig szerepelt a Pavitra Rishta című sorozatban, amelynek főszerepét két és fél évig játszotta, amikor kilépett. Azt nyilatkozta, hogy az Egyesült Államokba szándékozik költözni, hogy filmkészítést tanuljon, és már szerzett tapasztalatot a kulisszák mögött a Raaz 2 című filmben, ahol rendezőasszisztensként dolgozott. Rajput később újra feltűnt a Pavitra Rishta utolsó epizódjában 2014-ben, miután kritikai elismerést kapott Bollywoodban.
2011-2015: Filmes debütálás és a Yash Raj Films
2011-ben Rajputot kiszúrta Mukesh Chhabra, a Kai Po Che! casting igazgatója, aki meghívta őt egy meghallgatásra. Éppen beiratkozott a Stanford Egyetem filmkészítői kurzusára, de úgy döntött, hogy elfogadja az ajánlatot. Ezt követően megkapta Ishaan Bhatt szerepét, aki egy kerületi szintű krikettjátékos, aki a válogatott testvériség politikájának áldozatává vált, és Rajkummar Rao és Amit Sadh mellett a három főszereplő egyike. A filmet Abhishek Kapoor rendezte és Chetan Bhagat Az életem 3 hibája című regénye alapján készült, amely a 2001-es gudzsaráti földrengés és a 2002-es gudzsaráti zavargások által érintett három barát életét dolgozta fel. 2013-ban került a mozikba, és kereskedelmi és kritikai siker lett. Rajput a filmben nyújtott alakításáért jelölést kapott a Filmfare-díjra a legjobb debütáló színész kategóriában.
A Kai Po Che! című debütáló filmje megjelenése előtt Rajputot Raj Kumar Hirani leszerződtette egy szerepre az Aamir Khan főszereplésével készült PK című szatirikus drámába. A filmben Anushka Sharma újságíró karakterének barátjaként kapott szerepet. A Yash Raj Films-szel is szerződést kötött a Shuddh Desi Romance című film főszerepével kezdődően. A film egy romantikus vígjáték volt, ahol Rajput játszotta Raghu Ram Sitaram karakterét, egy idegenvezetőt, aki beleszeretett egy nőbe a saját házassága útján, szerepelt benne Parineeti Chopra és Vaani Kapoor. A Shuddh Desi Romance 2013-ban került a mozikba, és álomsiker lett. Első két filmjének megjelenése után a veterán rendező, Shekhar Kapur úgy jellemezte Rajput, mint “az egyik leginspirálóbb fiatal színész, aki Indiából került ki”, és időnként a “következő SRK”-ként emlegették. A PK című film később, 2014-ben került a mozikba, és a legnagyobb bevételt hozó indiai film lett.
2013 júniusában a Yash Raj Films és a Dibakar Banerjee Productions bejelentette a Byomkesh Bakshy nyomozó! című közös produkciót Sushant Singh Rajput főszereplésével. Rajput második filmje, a Shuddh Desi Romance megjelenése után kezdett el dolgozni az új projekten. A film egy misztikus akció-thriller volt, amelyben Byomkesh Bakshi, egy kitalált detektív szerepelt, akit eredetileg a bengáli író, Sharadindu Bandyopadhyay alkotott meg. Dibakar Banerjee, a film rendezője és a Byomkesh Bakshi történetek szellemi tulajdonjogainak birtokosa szerződtette őt a főszereplő szerepére. A megjelenés előtt Rajput a CID című rendőrségi bűnügyi drámában szerepelt Byomkesh Bakshy karakterében. A film 2015. április 3-án került a mozikba, és nem teljesített jól a jegypénztáraknál, de a kritikusok mégis pozitívan fogadták. 2013 szeptemberében Rajput elkezdett együttműködni Shekhar Kapurral a közelgő projektjében, a Paani című filmben, amely a jövőben játszódik, és egy olyan világot mutat be, ahol a háborúkat a vízért vívják. A filmet eredetileg Hrithik Roshan, majd Vivek Oberoi főszereplésével jelentették, de végül Rajputhoz került, miután a Yash Raj Films belépett a koprodukcióba, és az ő bevonása mellett döntött. Állítólag 10 hónapig vett részt Kapurral közös workshopokon, mielőtt a projektet 2015-ben felfüggesztették, amikor a Yash Raj Films visszalépett tőle. Ezt követően Rajput felbontotta szerződését a produkciós házzal.
2015-2018: Dhoni életrajzi film, Raabta és Kedarnath
2011-ben Dhoni menedzsere, Arun Pandey kitalált egy életrajzi filmet Mahendra Singh Dhoni, az indiai krikettcsapat kapitányának életéről. A projekt kezdetben különböző nehézségekkel szembesült, többek között az Indiai Krikett Szövetség (Board of Control for Cricket in India, BCCI) ellenvetéseivel és Dhoni magas jogdíjkövetelésével. 2014. szeptember 25-én jelentették be, hogy Sushant Singh Rajput lesz az a színész, aki Dhoni szerepét fogja játszani az M.S. Dhoni: The Untold Story című életrajzi filmben, amelyet Neeraj Pandey rendezett. A film középpontjában a krikettjátékos élete állt, kezdve a gyermekkorától Ranchi városában, egészen a 2011-es krikett-világbajnokság megnyeréséig, amelyet India az ő kapitánysága alatt nyert meg. Rajput egyébként nem volt jártas a krikettben, és 13 hónapig kellett rendszeresen edzenie a játékot, valamint elkapni Dhoni játékstílusát a filmbeli ábrázolásához, Kiran More edzője volt, aki állítólag nem színészként, hanem profi sportolóként képezte őt. A filmet Arun Pandey készítette a Fox Star stúdióval, és 2016. október 2-án került a mozikba. Az év 5. legnagyobb bevételt hozó bollywoodi filmje lett. Rajputot a kritikusok elismeréssel fogadták az alakításáért, és számos rangos díjra jelölték, többek között a Filmfare-díjra, a Nemzetközi Indiai Filmakadémia díjára és a melbourne-i Indiai Filmfesztivál győztes jelölésére. A 2018. február 23-án bemutatott Welcome to New York című vígjátékban is szerepelt, ahol a főszereplők találkoztak Rajput-tal, de összetévesztették Mahendra Singh Dhoni-val.
Az M. S. Dhoni: The Untold Story megjelenése idején Rajput egy interjúban azt nyilatkozta, hogy még öt filmre szerződött le; nevezetesen a Raabta, a Takadum, a Chanda Mama Door Ke, egy másik sportoló életrajzi filmre és a Dharma Productions által készített filmre Jacqueline Fernandezzel. Korábban, 2014-ben olyan hírek láttak napvilágot, hogy Rajputot Alia Bhatt mellé szerződtették a főszerepekre Homi Adajania és Dinesh Vijan producer-rendezők legnagyobb költségvetésű produkciójába. Egy 2015 februári bejelentésben hozták nyilvánosságra a Vijan tulajdonában lévő Maddock Films által gyártott, Adajania és Vijan által közösen rendezett Raabta című filmet, amelyben Rajput és Bhatt játszotta a főszerepet. Bhatt azonban még ugyanebben az évben úgy döntött, hogy kiszáll a projektből, és a női főszerepet végül Kriti Sanon kapta. Rajput és Sanon később szerepeltek a Paas Aao című dal 2017-es T-Series klipjében, amelyet az Armaan és Amaal Mallik duó komponált. 2017-ben szerepelt először a Forbes India Top 100 Celebrity listáján.
A második életrajzi film, amelyben Rajput szerepelt volna, az előzetes tervek szerint a Murli: The Unsing Hero címet viselte volna, ahol a fogyatékos jawanból lett paralimpiai aranyérmes Murlikant Petkar szerepét játszotta volna. 2016 júniusában Rajputot Parineeti Chopra és Irrfan Khan mellett szintén bejelentették, mint az Adajania rendezte Takadum című film főszereplőjét, a forgatás októberben kezdődött volna, de a projektet a forgatókönyv átdolgozásával kapcsolatos problémák miatt felfüggesztették. Eközben Rajput szerepének bejelentése a Chanda Mama Door Ke című filmben 2016 szeptemberében érkezett. A filmben, amelyet Sanjay Puran Singh rendezett volna, Rajput Nawazuddin Siddiqui és R. Madhavan mellett játszott volna, és egy űrhajós szerepét kapta, amiért 2017-ben még a NASA-hoz is elküldték egy képzési modulra. A Romeo Akbar Walter című kémthriller főszerepét is megkapta 2017-ben, azonban még ugyanabban az évben kilépett a projektből, ami állítólag nemtetszést váltott ki a producer, Bunty Walia számára, aki a filmet vele a címlapon reklámozta. Később, 2017 decemberében bejelentették, hogy Abhishek Chaubey, az Udta Punjab rendezője leszerződtette a következő filmjéhez, amelynek címe Son Chiraiya, ahol Bhumi Pednekar mellett fog szerepelni.
A Raabta 2017. június 9-én került a mozikba, amely ezt követően vegyes kritikákat kapott a kritikusoktól, és végül bukás lett a kasszáknál, nem tudta megtéríteni a nagy gyártási költségeit. Ez egy időn túli szerelmi történet volt, ahol Sushant Singh Rajput két karaktert alakított, akik egymás reinkarnációi voltak. Míg a forgatás elsősorban a magyarországi Budapesten, az indiai Pandzsáb államban és Mauritius szigetországában zajlott. Korábban, 2017 márciusában Rajput szintén Jacqueline Fernandez oldalán kezdte meg a forgatást Karan Johar Dharma Productions filmjében, amely akkor már a Drive címet viselte. A filmet Tarun Mansukhani rendezte, és a 2014-es Bang Bang! című film előzménye volt, amelyben Hrithik Roshan és Katrina Kaif szerepeltek. A forgatás egy része az izraeli Tel Aviv városában zajlott, amelyet az izraeli kormány a turisztikai és diplomáciai kezdeményezés részeként népszerűsített. A bemutatót eredetileg 2018. március 2-ára tervezték, de egy februári bejelentés szerint az időpontot 2018. szeptember 7-re tették át. A megjelenést azonban másodszor is elhalasztották, fix megjelenési dátum nélkül, a rendező Mansukhani és a producer Karan Johar közötti kreatív nézeteltérések miatt.
Eközben 2017 márciusában Rajputot szerződtette Abhishek Kapoor rendező és Ekta Kapoor producer a Kerdarnath című filmjükhöz. Ez egy szerelmi történet volt, amely a 2013-as uttarakhandi árvíz hátterében játszódott, és amelyben Rajput Sara Ali Khan oldalán játszott. Mansoor karakterét játszotta, egy muszlim hordárét, aki egyben az Úr Siva híve is, és akinek megélhetése a kedarnathi Shiv templom körül forgott. A film forgatása 2017 szeptemberében kezdődött, és a tervek szerint 2018 júniusára került volna a mozikba. A forgatás alatt Abhishek Kapoor, aki korábban Rajput Kai Po Che! című debütáló filmjének rendezője volt, kijelentette, hogy Rajput sokkal jobb formában van a Kedarnath-hoz, és arra számít, hogy még nagyobb siker lesz. A film azonban hamarosan vitákba keveredett, mivel a Bharatiya Janata Párt azt állította, hogy a film a dzsihádot népszerűsíti azzal, hogy egy vallásközi párt mutat be, és a film betiltását követelte. Végül a filmet Uttarakhand 13 körzetéből 7-ben betiltották a vetítést, és 2018. december 7-én mutatták be. A tilalom ellenére a film kereskedelmi siker lett, bár a kasszasiker nem teljesen hozta a tervezett sikert. A megjelenést követően a Dhoni-életrajzi film után a második legnagyobb bevételt hozta Rajput főszereplésével készült filmjei közül.
2018-2020: Vállalkozói debütálás és későbbi karrier
2018. május 2-án Rajput partnerré lépett be a 2018. április 26-án alapított Innsaei Ventures nevű cégbe; ezt követően kinevezték a három igazgató egyikének, a többiek Varun Mathur és Saurabh Mishra voltak. Rajputot és Mathurt társalapítóként írták jóvá, és ₹300 crore (2019-ben ₹323 crore-nak vagy 45 millió USD-nek megfelelő összegű) befektetést eszközöltek a vállalatba. A vállalat az Innsaei nevet kapta az intézményt jelentő izlandi szó után, és úgy reklámozták, hogy a szellemi tulajdonhoz és a feltörekvő technológiákhoz kapcsolódó területeken dolgozik. Egy héten belül a NITI Aayog leszerződtette a női vállalkozói platform márkanagykövetének és a BHIM mobilfizetési alkalmazás népszerűsítésére. Ezt követően az Innsaei Ventures létrehozott egy ₹20 crore (2019-ben ₹22 crore-nak vagy 3,0 millió USD-nek megfelelő) alapot a Női Vállalkozói Platform javára. Ugyanebben az évben Rajput bejelentette az Innsaei Ventures első kreatív termékét, egy 12 életrajzi sorozatot, amelyben különböző indiai történelmi szereplők szerepét fogja eljátszani az i. e. 540 és i. sz. 2015 közötti időszakban.
2018 elején Rajput megkezdte a Sonchiriya című film forgatását. Ez egy történelmi dráma volt, amely az 1970-es években játszódott, ahol egy Lakhna nevű karaktert alakított, aki egy dacoitákból álló banda hadnagya; a főszerepet Bhumi Pednekar, Manoj Bajpayee, Ranvir Shorey és Ashutosh Rana mellett játszotta. A filmet Abhishek Chaubey rendezte, producere Ronnie Screwvala volt, és a valós életben Daku Man Singh karakterét alakította Bajpayee. A 2019. március 1-jén megjelent film pozitív kritikai fogadtatásban részesült, és számos díjat nyert, de nem lett kereskedelmi siker. 2018-ban Nitesh Tiwari, a Dangal című kasszasiker rendezője is leszerződtette új, Chhichhore című filmjéhez, amelynek forgatása szeptemberben kezdődött. Ez egy romantikus vígjáték volt, amelyben Rajput Anirudh Pathak karakterét alakította, egy elvált férjet, aki tinédzser fiának meséli el egyetemi életét, szemben Mayával, a Shraddha Kapoor által alakított volt feleségével. A Fox Star Studios és a Nadiadwala Grandson Entertainment által gyártott film 2019. szeptember 6-án került a mozikba, és a PK és a Dhoni-életrajzi film után Rajput harmadik filmje lett, amelynek bevétele meghaladta a ₹100 crore (14 millió dollár) összeget. A film elnyerte a legjobb hindi nyelvű játékfilmnek járó Nemzeti Filmdíjat.
A Sonchiriya megjelenése előtt, 2019 januárjában egy interjúban Rajput azt nyilatkozta, hogy 12 másik filmről is tárgyalásokat folytat, amelyek közül a Chanda Mama Door Ke és a Murlikant Petkar életrajzi filmje még nem készült el. A Riflemanben is szerepelt volna, de a film nem sokkal a bejelentése után jogi problémákba keveredett szerzői jogi kérdések miatt, és nem készülhetett el. Az előző évben a Chanda Mama Door Ke forgatásának időzítési konfliktusára hivatkozva kiszállt a forgatásból, és kijelentette, hogy az Innsaei Ventures révén saját űrfilmjét fogja gyártani. 2019 szeptemberében bejegyeztek egy második céget Vividrage Rhealtyx néven, ₹1 lakh (1400 USD) befizetett tőkével; Rajput lett a cég három igazgatójának egyike, a többiek Rhea Chakraborty és Showik Chakraborty. Közben a Drive című film régóta halogatott bemutatóját véglegesítették, és költségcsökkentő intézkedésként 2019 novemberében közvetlenül a Netflixen jelent meg. Rajput 2020. január 6-án egy nonprofit szervezetet (NGO) is alapított Front India for World Foundation néven, azzal a kimondott szándékkal, hogy a szegénység, az éhezés és az alultápláltság felszámolásán, valamint a jobb egészségügyi ellátás és higiénia előmozdításán dolgozzon. Ezt megelőzően az egyik rajongója nevében ₹1 crore (140 000 USD) összeget adományozott a miniszterelnöki segélyalapnak a 2018-as keralai árvizeket követően. 2019-ben másodszor szerepelt a Forbes éves Top 100 Celebrity listáján.
2017-ben Rajput Mukesh Chhabra rendezői debütálásához szerződött; a Fox Star Studios alkalmazta Chhabrát a 20th Century Fox által gyártott The Fault in Our Stars című hollywoodi sikerfilm hindi nyelvű remake-jéhez. Chabbra volt az a casting igazgató is, aki először kiszúrta őt a Kai Po Che! című filmhez, amely Rajput debütáló filmje volt. A film forgatása 2018. július 9-én kezdődött Jamshedpur városában, Jharkhandban. A forgatás ideje alatt Rajput megjegyezte, hogy Chhabrával nagyszerű kötelék fűzte össze, és megígérte Chhabrának, hogy az ő első filmjében is szerepelni fog. A John Green író The Fault in Our Stars című azonos című regénye alapján készült film eredetileg a Kizie aur Manny címet viselte, és a tervek szerint 2019-ben került volna a mozikba. Rajput Sanjana Sanghi oldalán játszotta a főszerepet, és Manny karakterét, aki csontrákos csontrákos beteg, a hindi remake-ben pedig Ansel Elgort szerepét alakította újra. A filmben feltűnő szerepet kapott Saif Ali Khan és A. R. Rahman zenei kompozíciói is. A címet később átkeresztelték Dil Bechara-ra, a megjelenési dátumot pedig 2020. május 8-ra tették át. A film tervezett bemutatójára azonban a COVID-19 járvány idején elrendelt korlátozások miatt nem került sor. Végül posztumusz jelent meg a Disney+ Hotstar streaming platformon, és már az első 24 óra nézettsége rekordot döntött, hiszen mintegy 95 millió nézőt gyűjtött össze. Állítólag Rajput egy nappal a halála előtt tárgyalt egy rendezővel egy 2008-as mumbai támadásokon alapuló filmről.