Jabarkan Karier dari Jason Segel

Tokoh besar pertama yang diperankan Segel adalah Nick Andropolis di seri komedi-drama pendek NBC tahun 1999, Freaks and Geeks. Seri ini mengisahkan perjalanan hidup sekelompok pelajar SMA di pinggiran Detroit sekitar tahun 1980. Segel sendiri menggubah lagu yang akan dinyanyikan tokohnya, Nick, untuk lawan perempuannya, Lindsay (Linda Cardellini). Cardellini dan Segel berkencan selama bebrapa tahun setelah acara ini dihentikan. Kabarnya mereka putus karena Segel kelebihan berat badan, namun akhirnya terungkap bahwa pernyataan tersebut hanya lelucon semata.

Segel muncul beberapa kali di CSI: Crime Scene Investigation sebagai Neil Jansen dan Undeclared sebagai Eric. Ia saat ini memerankan Marshall Eriksen di sitkom CBS, How I Met Your Mother; ia sebelumnya menyatakan akan ppindah ke proyek lain pada tahun 2013 setelah kontraknya habis, tetapi ia berhasil dibujuk untuk menyelesaikan seri ini sampai musim kesembilan pada tahun 2014. Penampilannya di film fitur meliputi Slackers, SLC Punk!, The Good Humor Man, dan Dead Man on Campus. Tahun 2007, ia tampil di Knocked Up yang disutradarai pencipta Freaks and Geeks, Judd Apatow. Segel memerankan tokoh utama di Forgetting Sarah Marshall (2008), film yang ditulis Segel dan diproduseri Apatow dan Shauna Robertson untuk Universal Pictures. Ia juga membintangi I Love You, Man yang dirilis tanggal 20 Maret 2009 oleh DreamWorks.

Di Forgetting Sarah Marshall, tokoh yang diperankan Segel menulis musikal "Dracula" yang dimainkan oleh boneka. Ia juga muncul dalam adegan telanjang frontal penuh di film ini. Dalam sebuah wawancara, ia menyatakan bahwa musikal Dracula bersama boneka tersebuthe stated that the Dracula musical with puppets, as well as being broken up with while naked, adalah pengalaman asli yang ia angkat ke dalam film. Boneka kainnya dibuat khusus oleh Jim Henson Company, dan pengalaman hidupnya meyakinkan Segel untuk mengubah konsepnya menjadi film Muppets. Segel memainkan sebuah lagu dari film tersebut, "Dracula's Lament", di episode ke-1000 The Late Late Show with Craig Ferguson.

Untuk komedi Get Him to the Greek (2010), Segel ikut menulis sebagian besar musiknya yang dimainkan oleh band fiksi Infant Sorrow. Ia juga tampil di The Late Late Show with Craig Ferguson dan menyanyikan lagu asli berjudul "Wonky Eyed Girl".

Tahun 2010, ia mengisi suara musuh bebuyutan Gru, Vector, di film animasi CGI Universal, Despicable Me, dan tampil sebagai Horatio di film komedi fantasi Gulliver's Travels yang disutradarai Rob Letterman dan terinspirasi dari Bagian Satu novel Gulliver's Travels abad ke-18 yang ditulis oleh Jonathan Swift. Segel memerankan Russell Gettis, seorang guru olahraga, di Bad Teacher yang dibintangi Cameron Diaz dan dirilis bulan Juni 2011. Bersama Nicholas Stoller, Segel mendatangi Disney tahun 2007 untuk menulis film Muppets terbaru. Disney tidak yakin untuk menanggapinya karena Segel baru saja telanjang penuh di Forgetting Sarah Marshall, namun setelah mengetahui ia adalah penggemar berat The Muppets, proyeknya disetujui. Segel mengatakan bahwa ia ingin mengerjakan film ini karena film terakhir dalam seri The Muppets yang dirilis di bioskop adalah Muppets from Space (1999), dan ia merasa generasi muda sekarang belum sempat menikmati salah satu film kesukaannya saat kecil. Ia menyatakan tidak akan muncul di sekuel The Muppets. Ia dan Emily Blunt terlibat dalam produksi The Five-Year Engagement pada musim semi 2011 di Michigan; film ini dirilis tanggal 27 April 2012.

Pada tahun 2013, Segel mengaku sedang mengerjakan seri novel remaja yang didasarkan pada cerita yang dikarangnya sendiri sejak berusia 21 tahun. Segel juga akan terlibat dalam film besutan Seth Gordon yang dibuat berdasarkan perampokan sirup mapel Quebec 2012.