Die Sprouses begannen im Alter von acht Monaten zu handeln. Die Zwillinge spielten zuerst in einem Werbespot für Windeln mit. Alle paar Sekunden wechselten sie die Zeit auf dem Bildschirm. Ähnlich wie viele Zwillingsschauspieler haben die beiden oft die gleiche Rolle gespielt. Dadurch bleibt mehr Zeit für die Verfilmung der Figur. Mit acht Monaten begannen sie im Alter von acht Monaten und spielten von 1993 bis 1998 in der ABC-Fernsehserie Grace Under Fire mit. Sie spielten eine Figur, Patrick Kelly.
1999 spielten die Jungen in ihrem ersten großen Film, Big Daddy, mit. Sie teilten sich die Rolle eines fünfjährigen Jungen namens "Julian", der von Adam Sandlers Figur "Sonny Koufax" adoptiert wird. In diesem Jahr arbeiteten die Jungen mit Sandler zusammen, um die zweite und dritte Version des Chanukah-Liedes zu drehen. Die Jungen hatten auch eine kleine Rolle in dem Gruselfilm "Die Frau des Astronauten". Nach der Freilassung von Big Daddy begann für die beiden eine langsame Phase ihrer Karriere. Sie wurden eine Zeitlang in keiner großen Rolle besetzt. In den frühen 2000er Jahren spielten die Zwillinge in Episoden von The Nightmare Room und That '70s Show mit. Sie spielten auch in MADtv (vierte Staffel, Episode 425) und im Film Der Meister der Verkleidung mit. Sie hatten auch eine Synchronsprecherrolle in Adam Sandlers Acht verrückte Nächte. Im Jahr 2001 begann Cole in Episoden der Fernsehserie Friends als Ross Gellers Sohn Ben zu spielen. Diese Rolle teilte er nicht mit Dylan.
Zwischen den Jahren 2002 und 2003 spielten sie beide in I Saw Mommy Kissing Santa Claus und Just for Kicks. Beide Filme wurden direkt auf Video veröffentlicht. Danach begannen die Sprouses in der Disney Channel-Originalserie The Suite Life of Zack and Cody zu spielen, wo sie die eineiigen Zwillinge Zack (Dylan) und Cody (Cole) Martin porträtierten. Die Serie begann im März 2005. Sie wurde ein Quotenerfolg. Die Zwillinge sind bei den Zuschauern im Alter von 9 bis 12 Jahren und bei Teenagern sehr bekannt geworden. Im Rahmen ihrer Arbeit mit Disney wurden die Brüder auch Teil der elfköpfigen Gruppe, des Disney Channel Circle of Stars. Sie sangen mit den Mitgliedern der Gruppe das Lied "A Dream is a Wish Your Heart Makes". Das Musikvideo wurde als Sonderbeitrag in der Sonderausgabe des Disney-Films Cinderella veröffentlicht. Außerdem spielten sie von 2006 bis 2008 bei den Disney Channel Games.
Die Sprouses spielten eine Figur, Jeremiah, in dem unabhängigen Film Das Herz ist über alle Maßen betrügerisch. Der Film wurde 2004 produziert. Er wurde erst im März 2006 in den Kinos gezeigt. Danach spielte er in drei Kinos in den Vereinigten Staaten. Er brachte 29.000 Dollar ein. Im Jahr 2007 drehten die Jungen A Modern Twain Story: Der Prinz und der Bettler. Die Sprouse-Brüder hatten beide Stimmrollen in dem Zeichentrickfilm Holidaze: The Christmas That Almost Didn't Happening zusammen mit Brenda Song und Emily Osment. Dylan spielte die Stimme von Shasta in Disney's "Snow Buddies". Die Brüder spielten beide in dem Film Die Könige von Appletown mit. Er basiert auf dem Buch The Adventures of Tom Sawyer. Bobby Moresco führte bei dem Film Regie. Amanda Moresco hat ihn geschrieben. Der Film wurde in New Braunfels, Texas, gedreht. Ursprünglich war er für den Winter 2008 geplant.
Im April 2009 waren sie auf der Titelseite des People Magazine, in einer achtzigseitigen Sonderausgabe über The Suite Life on Deck. Im Sommer 2009 begannen die Zwillingsbrüder mit den Dreharbeiten zu einem weiteren Modern Twain Story-Film. Der Film trug den Titel "Zivilisiert". Es war eine moderne Version von Huckleberry Finn. Mitte 2010 sagte Dylan jedoch, dass sie den Film nicht drehen würden. Der Grund dafür war unter anderem, dass sie zu alt für den Film wurden. Im März 2009 begannen sie mit der Werbung für Dannon Danimals. Im August 2010 begannen die Zwillingsbrüder mit der Werbung für den Nintendo DS.
Von Anfang bis Mitte 2011[update] spielen Dylan und Cole in keinen Shows oder Filmen mit. Sie konzentrieren sich auf das College. Dylan interessiert sich auch für Kunst. Cole widmet sich der Fotografie. Dylan hat gesagt, dass sie beide während ihres Studiums gerne weiter schauspielern würden. Coles Prominentenschwarm war immer sein Bruder Dylan Sprouse.
