Von 2005 bis 2009 gehörte er als "Ronon Dex" zur Stammbesetzung der Serie "Stargate Atlantis". 2011 war Momoa in "Conan", der Neuverfilmung des 1982 erschienenen Kultfilmes mit Arnold Schwarzenegger, als titelgebende Hauptfigur zu sehen. In der ersten Staffel der HBO-Serie "Game of Thrones" spielte er Khal "Drogo". Gemeinsam mit dem Ensemble wurde er für den Screen Actors Guild Awards 2012 in der Kategorie "Bestes Schauspielensemble – Drama" nominiert. Für den Schluss der zweiten Staffel kehrte er in diese Rolle zurück.