อรรถพันธ์มีผลงานในวงการบันเทิงมาแต่เด็ก เขาเข้าวงการครั้งแรกจากเวทีประกวดถ่ายแบบเดอะบอยโมเดล[ต้องการอ้างอิง] ต่อมาได้เข้าทดสอบบทที่โรงถ่ายละครลาดหลุมแก้ว บริษัท ดาราวิดีโอ จำกัด และที่แห่งนี้เองที่ถือเป็นจุดเริ่มต้นอาชีพการแสดงของเขา[3][ต้องการแหล่งอ้างอิงดีกว่านี้] เขาแสดงเป็นตัวประกอบในละครเรื่อง เบญจา คีตา ความรัก, ไฟในวายุ และ ฟ้าใหม่ ต่อมาในละครเรื่อง โกมินทร์ เขารับบทเป็น โกมินทร์ พระเอกของเรื่องในวัยเด็ก[4] ละครเรื่อง โกมินทร์ ได้รับกระแสตอบรับในทางที่ดี ทำให้เขาเริ่มเป็นที่รู้จักในฐานะนักแสดงเด็ก หลังจากนั้นเขามีผลงานการแสดงละครมากขึ้น ถือว่าเป็นเส้นทางอาชีพที่คล้ายกับนักแสดงรุ่นพี่หลายคน อย่างสุวนันท์ คงยิ่ง, พรชิตา ณ สงขลา, และกัญญารัตน์ จิรรัชชกิจ เป็นต้น[5] ละครหลังข่าวเรื่องแรกที่เขามีบทบาทนำได้แก่ ภูตพิศวาส

ต่อมาเขาเริ่มแสดงภาพยนตร์ เรื่องที่ได้แก่ภาพยนตร์เรื่อง เฉือน เขารับบทเป็น นัท บุญหล้า ผลตอบรับทำให้เขาได้รับเสียงชื่นชมอย่างมาก[ต้องการอ้างอิง] ส่งผลให้เขาได้รับการเสนอชื่อเข้าชิงรางวัลนักแสดงสมทบชายยอดเยี่ยมจากหลายสถาบัน เช่น รางวัลสุพรรณหงส์, รางวัลชมรมวิจารณ์บันเทิง, รางวัลคมชัดลึก อวอร์ด และ รางวัลสตาร์พิคส์ อวอร์ด เป็นต้น[ต้องการอ้างอิง] และได้รางวัลนักแสดงชายในบทสมทบจากภาพยนตร์ไทยแห่งปีของรางวัลเฉลิมไทยอวอร์ด ครั้งที่ 7 ซึ่งจัดโดยเว็บไซต์พันทิป[ต้องการอ้างอิง]

ในปี 2558 เขาร่วมแสดงภาพยนตร์ 2 เรื่องคือ อนธการ และ Love Love You อยากบอกให้รู้ว่ารัก โดยภาพยนตร์ทั้งสองเรื่องนี้มีเนื้อหาเกี่ยวกับชายรักชาย สำหรับภาพยนตร์เรื่อง อนธการ อนุชา บุญยวรรธนะ ผู้กำกับ ใช้เวลาหาตัวนักแสดงเพื่อรับบท ตั้ม ตัวละครเอกของเรื่อง เป็นเวลานานแต่ยังหาไม่ได้ จนวันหนึ่งอรรถพันธ์มาแสดงภาพยนตร์เรื่อง O.T ผี OVERTIME แล้วสุขพัฒน์ โล่ห์วัชรินทร์ นักแสดงคนหนึ่งของเรื่องซึ่งรู้จักกับอนุชาอยู่แล้ว แนะนำอรรถพันธ์ให้กับอนุชา จนมีการแคสติงและได้รับบทดังกล่าว[6][ต้องการอ้างอิง] จากบทดังกล่าวทำให้เขาได้รับการเสนอชื่อเข้าชิงรางวัลในฐานะนักแสดงนำชายยอดเยี่ยมหลายสถาบัน และได้รับรางวัลการแสดงแห่งปีจากนิตยสาร ไบโอสโคป[7][ต้องการแหล่งอ้างอิงดีกว่านี้] และจากการรับบทเป็นชายรักชายในภาพยนตร์เรื่องนี้เอง ทำให้เขากลายเป็น "คู่จิ้น" กับโอบนิธิ วิวรรธนวรางค์[8] นอกจากนั้น ในช่วงนี้อรรถพันธ์มักจะรับบทชายรักชายอยู่บ่อย ๆ ซึ่งเขาว่า เพราะเขาตัวเล็ก รูปร่างบอบบาง หน้าตาหวาน ๆ และมีบุคคลิกไปในแนวเป็นผู้ถูกกระทำ ทำให้ผู้กำกับมักเลือกบทนี้ให้เขา[9]

หลังซีรีส์ เพื่อนเฮี้ยน..โรงเรียนหลอน และภาพยนตร์เรื่อง อนธการ เขาได้เซ็นสัญญาเป็นนักแสดงในสังกัด จีเอ็มเอ็มทีวี ทำให้เขาได้มีผลงานซีรีส์เรื่องต่อมาคือเรื่อง รุ่นพี่ Secret love ตอน puppy honey โดยกันรับบท ธนภัทร ภรณ์พรหม แสดงคู่กับจุมพล อดุลกิตติพร ซึ่งรับบทเป็น ปกรณ์ สิรินโชต เมื่อซีรีส์เรื่องนี้ออกอากาศก็ได้รับความนิยมและเสียงตอบรับเป็นอย่างมาก โดยเฉพาะคู่ของเขากับจุมพล ที่นักวิจารณ์ให้ความ จนทำให้กลายเป็นคู่จิ้น[10] ภาคต่อของซีรีส์เรื่องนี้ รุ่นพี่ Secret love ตอน puppy honey 2 สแกนหัวใจนายหมอหมา ได้รับความนิยมไม่แพ้ภาคแรก อีกทั้งยังเกิดเป็นกระแสโด่งดังในเครือข่ายสังคม โดยป้ายระบุ #ปิ๊กโรม และ #ออฟกัน เป็นทวีตในประเทศอันดับ 1 บนทวิตเตอร์ ทั้งยังทำให้เกิดแฟนคลับในต่างประเทศ ด้านจีเอ็มเอ็มทีวีจัดงานพบแฟนคลับในประเทศเกาหลีใต้ในเดือนพฤษภาคม 2560 และกรุงไทเป ประเทศไต้หวัน ในเดือนสิงหาคม 2560[11] เช่นเดียวกับงานพบปะแฟนคลับในประเทศไทยในวันที่ 3 กันยายน 2560 ณ ธันเดอร์โดม เมืองทองธานี[12]