งานช่วงแรก

โป๊ป ธนวรรธน์เริ่มเข้าสู่วงการบันเทิงเมื่อปี พ.ศ. 2549 จากการชนะการประกวด "โครงการตามหาจะเด็ด" เพื่อรับบท "จะเด็ด" ในละครเรื่อง ผู้ชนะสิบทิศ ทางช่อง 9 แต่สุดท้ายโปรเจกต์ละครเรื่องนี้ก็ถูกยกเลิกไป[2] จากจุดนั้นก็ทำให้เขาได้มาเป็นลูกศิษย์ของท่านมุ้ย (หม่อมเจ้าชาตรีเฉลิม ยุคล) จนในที่สุด โป๊ป ธนวรรธน์ก็ได้แสดงภาพยนตร์เรื่องแรก คือเรื่อง ตำนานสมเด็จพระนเรศวรมหาราช ภาค ๓ ยุทธนาวี โดยรับบทเป็น "ขุนรามเดชะ" แต่ด้วยระยะเวลาการถ่ายทำที่นาน ทำให้มีภาพยนตร์เรื่องที่ 2 เขารับบทเป็นพระเอกเต็มตัวในเรื่อง รักที่รอคอย คู่กับรัชวิน วงศ์วิริยะ ได้ออกฉายก่อนในปี 2552 และรับบทเป็นพระเอกอีกครั้งกับภาพยนตร์เรื่อง รักละไมล์ ในบท "แดน" คู่กับนางเอกสาวหน้าใหม่ สิรี ลูเธอร์ แต่ก็มีเหตุให้หนังไม่ได้เข้าฉาย ต่อมาโป๊ป ธนวรรธน์ก็ได้มาแสดงละครเรื่องแรกกับทางช่อง TPBS โดยรับบทเป็น "หมอกานต์" คู่กับ สาวิตรี สุทธิชานนท์ ในละครเรื่อง เขาชื่อกานต์ ซึ่งถ่ายทำเสร็จสิ้นแล้วแต่ไม่ได้ออกอากาศ

วงการบันเทิง (2554-ปัจจุบัน)

โป๊ป ธนวรรธน์ เข้ามาเป็นนักแสดงช่อง 3 จากการรับบท"รวี" ในภาพยนตร์ รักที่รอคอย ทำให้ทางผู้ใหญ่ช่อง 3 สนใจและติดต่อให้เข้ามาเซ็นสัญญาเป็นนักแสดงกับทางช่อง 3 โดยในระยะแรกโป๊ป ธนวรรธน์เซ็นสัญญากับทางช่อง 3 เป็นระยะเวลา 3 ปี และปัจจุบันโป๊ป ธนวรรธน์ เป็นนักแสดงในสังกัด "สถานีวิทยุโทรทัศน์ไทยทีวีสีช่อง 3"

ในปี 2554 โป๊ป ธนวรรธน์ ถูกวางตัวให้รับบท "ชาลี" ในละครเรื่อง เคหาสน์สีแดง แต่ด้วยความตั้งใจที่จะบวชตามที่วางแผนไว้ ทำให้ต้องปฏิเสธละครเรื่องนี้ไป ละครเรื่องแรกที่โป๊ป ธนวรรธน์ ได้มาแสดงกับทางช่อง 3 คือละครเรื่อง ดอกส้มสีทอง โดยรับบท "นัท" ซึ่งบทนี้ถือเป็นการแจ้งเกิดให้กับโป๊ปในฐานะนักแสดงช่อง 3 อย่างเต็มตัว และในปีเดียวกันโป๊ปได้แสดงละครเรื่อง "ตะวันเดือด" โดยรับบทเปน "สิงห์" และ รับบท "หมอวัฒนา" ในละคร "เกมร้ายเกมรัก" และได้เป็นพระเอกเรื่องแรกจากซีรีส์ "วิ้งส์ เจ้าเสน่ห์" ซึ่งเป็นละครเป็นจบในตอน รับบทเป็น "โจ๊ก" แต่ด้วยปัจจัยของเวลาที่ออกอากาศทำให้ไม่เป็นที่จดจำเท่าไร จนสิ้นสุดในปี 2555

ในปี 2555 โป๊ป ธนวรรธน์ ได้แสดงละครเรื่อง บ่วง โดยได้รับบท "กล้า/อนุกูล"

ในปี 2556 โป๊ป ธนวรรธน์ได้รับโอกาสให้ร่วมงานในละครฉลองครบรอบ 43 ปี ไทยทีวีสีช่อง 3 สุภาพบุรุษจุฑาเทพ ตอน คุณชายปวรรุจ ในบทบาท "หม่อมราชวงศ์ปวรรุจ จุฑาเทพ (คุณชายรุจ)" หลังจากซีรีส์เรื่องนี้ออกอากาศก็ประสบความสำเร็จอย่างมาก สำหรับบทนี้เขาได้รับรางวัลโทรทัศน์ทองคำ ในสาขานักแสดงนำชายดีเด่นด้วย

ในปี 2557 โป๊ป ธนวรรธน์ ได้แสดงละครเรื่อง สามีตีตรา ในบทบาท "หม่อมหลวงพิศุทธื์" คู่กับ ไลลา บุญยศักดิ์ ละครเรื่องนี้ทำให้เขามีเริ่มมีชื่อเสียงมากขึ้น ปีเดียวกันโป๊ปกลับมาร่วมงานกับนิษฐา จิรยั่งยืนอีกครั้งในเรื่อง รักออกฤทธิ์ โดยรับบทเป็น "โจ" ในปี 2558 โป๊ปแสดงละครพีเรียดรักตลก เรื่อง สะใภ้จ้าว คู่กับ พิจักขณา วงศารัตนศิลป์

ในปี 2560 โป๊ป ธนวรรธน์ ได้กลับมาร่วมงานกับ มิว นิษฐา จิรยั่งยืน อีกครั้งรับบทเป็นลุงเต็งในละครคอเมนดี้เรื่อง พ่อยุ่งลุงไม่ว่าง

ในปี 2561 โป๊ป ธนวรรธน์ ได้รับบทเป็น หมื่นสุนทรเทวา หรือที่เราเรียกติดปากกันว่า คุณพี่หมื่น ในเรื่อง บุพเพสันนิวาส คู่กับ ราณี แคมเปน กับบทบาทการะเกดและเกดสุรางค์ในร่างเดียวกัน เป็นละครที่มีเรตติ้งสูงสุดในยุคดิจิตอล และประสบณ์ความสำเร็จในแง่ของกระแสและรางวัล ในปีเดียวกันนี้โป๊ปได้พลิกบทบาททางการแสดงครั้งสำคัญในเรื่อง ข้ามสีทันดร ในบทบาท เที่ยงวัน ชายหนุ่มที่มีอดีตซึ่งเคยติดเฮโรอีนเป็นเวลานานถึง 10 ปี คู่กับ ศิรินทร์ ปรีดียานนท์

ในปี 2562 โป๊ป ธนวรรธน์ ได้กลับมาร่วมงานกับ ราณี แคมเปน อีกครั้งในบท รามิล (ทนายความหนุ่ม)ในละคร "ร้อยเล่ห์มารยา" (อยู่ระหว่างการถ่ายทำ)๊ มีกำหนดออนแอร์ต้นปี 2563

ในปี 2563 โป๊ป ธนวรรธน์ หวนคือสู่วงการภาพยนตร์อีกครั้งในรอบเกือบ10ปี กับภาพยนตร์เรื่อง "My God!! Father อย่าเรียกพี่ว่าพ่อ" โดยรับบทเป็น ก๊อต ร่วมด้วยนักแสดงชั้นนำ อาทิ ฉันทวิชช์ ธนะเสวี , แซมมี่ เคาวเวลล์ เป็นผลงานกำกับของ ภวัต พนังคศิริ มีกำหนดออกฉายในช่วงเทศกาลตรุษจีนปี 2563