Έκανε την πρώτη του εμφάνιση στο θέατρο Regent’s Park Open Air σε σαιξπηρικές παραγωγές όπως «Αγάπης Αγώνας Άγονος»«Όνειρο Θερινής Νυκτός» και «Ρωμαίος και Ιουλιέτα».

Η δουλειά του στην τηλεόραση συμπεριλαμβάνουν εμφανίσεις στις τηλεοπτικές σειρές «Heartbeat», «Silent Witness» και «Fortysomething» καθώς και στην τηλεταινία «Hawking» όπου υποδύθηκε τον Στίβεν Χόκινγκ το 2004. Υποδύεται τον Σέρλοκ Χολμς στη σειρά «Sherlock» από το 2010. Επίσης πρωταγωνίστησε στη μίνι σειρά «Parade’s End» και έχει δανείσει τη φωνή του στη σειρά κινουμένων σχεδίων «The Simpsons» το 2013 στους ρόλους του Πρωθυπουργός του Ηνωμένου Βασιλείου και του Σέβερους Σνέιπ.

Η πρώτη του κινηματογραφική εμφάνιση έγινε το 2003 στην ταινία «Ο Βασιλιάς Πρέπει να Πεθάνει». Στη συνέχεια εμφανίστηκε στις ταινίες «Εξιλέωση», «Κι ο Κλήρος Έπεσε στον Σμάιλι» και «Το Άλογο του Πολέμου». Πρωταγωνίστησε στις ταινίες «Ο Δρόμος για την Ελευθερία», «Star Trek Into Darkness», «12 Χρόνια Σκλάβος», «Ο άνθρωπος που πούλησε τον κόσμο», «Αύγουστος» και «Το Παιχνίδι της Μίμησης». Από το 2012 μέχρι το 2014, υποδύθηκε το δράκο Σμογκ και το Νεκρομάντη στη σειρά ταινιών Χόμπιτ.

Ο Κάμπερμπατς έλαβε δύο υποψηφιότητες για το Βραβεία Ολίβιε κερδίζοντας ένα στην κατηγορία «Καλύτερος Ηθοποιός σε Θεατρικό» για το Frankenstein. Έχει επίσης λάβει πέντε υποψηφιότητες για BAFTA, τρεις υποψηφιότητες για Emmy κερδίζοντας ένα στην κατηγορία Α’ Ανδρικού Ρόλου σε Μίνι Σειρά ή Τηλεταινία για το Sherlock, πέντε υποψηφιότητες για Screen Actors Guild Award και δύο υποψηφιότητες για Χρυσή Σφαίρα και μία υποψηφιότητα για Όσκαρ Α’ Ανδρικού Ρόλου. 

Το 2013 τιμήθηκε από τη Βρετανική Ακαδημία Κινηματογράφου και Τηλεόρασης με το Βραβείο Britannia του Βρετανού Καλλιτέχνη της Χρονιάς για τις «αριστοτεχνικές ερμηνείες του στην τηλεόραση, στον κινηματογράφο και στο θέατρο». Το 2014 το περιοδικό Time τον συμπεριέλαβε στη λίστα με τα «100 Πρόσωπα με τη Μεγαλύτερη Επιρροή Παγκοσμίως».