Un dels seus primers papers importants va ser en la sèrie de la televisió My Hometown el 1996. de 1997 a 1998, va protagonitzar Popular Mechanics for Kids amb Elisha Cuthbert. Després d’aparèixer breument amb el guanyador de l’Oscar Cameron Crowe en Almost Famous, va aparèixer amb James Van Der Beek i Roger Avary a The Rules of Attraction.
El 2004, Baruchel va interpretar a Danger Barch en la pel·lícula Million Dollar Baby, que va rebre un Oscar a la millor pel·lícula de l’any següent. Baruchel va ser un d’aquells als quals Eastwood va expressar el seu agraïment durant el seu discurs d’acceptació.
Després va protagonitzar Nemesis Game i va obtenir el paper de Cody abans d’aparèixer al costat de Don Johnson en la sèrie de televisió Just Legal de WB Television Network el 2005 i com a estrella convidada en Numbers, nominat el Premi Emmy de CBS el 2006.
Posteriorment va aparèixer en les pel·lícules Knocked Up (al costat de Judd Apatow, Jason Segel, i Seth Rogen), i en la pel·lícula de Ben Stiller Tropic Thunder, adreçada a la banda de Jack Black, Nick Nolte , Steve Coogan i Robert Downey Jr. coprotagonitzar al costat de Seth Rogen Jay and Seth vs. The Apocalypse, una pel·lícula creada per Seth Rogen i Evan Goldberg com a estratègia de finançament. El 2008, va aparèixer en Nick i Norah s.
el 2010 va aparèixer en pel·lícules com The Trotsky, She ‘s Out of My League (coprotagonitzada per Alice Eve), i com ensinistrar un drac, on prestar la seva veu a el personatge principal Hipo.
També va participar en l’adaptació de Disney de l’aprenent de bruixot, on interpreta a Dave Stutler, un jove de 20 anys que després d’un fet fantàstic descobreix que és successor de l’mag Merlin, la pel·lícula la coprotagonista amb Nicolas Cage.
Baruchel va escriure el guió de la pel·lícula Goon, amb Evan Goldberg, i va interpretar a Johnny Klutz, un personatge de la seva pròpia creació, en la pel·lícula homònima. Baruchel també va protagonitzar i va dirigir la comèdia terror slasher Porc cinema.
També el 2010, apareix com dos personatges secundaris en la comèdia televisiva canadenca The Drunk and On Drugs Happy Hour Time.
Baruchel va aparèixer en la campanya publicitària d’Adidas “Cantina”.
El 2013, va coprotagonitzar la pel·lícula This is the End en la qual es va interpretar a si mateix costat de Seth Rogen, James Franco, Craig Robinson, Jonah Hill i Danny McBride.