1995年，吴建国被父亲送去武术学校练武，开始了武校文校两边跑的生活。2000年，吴建国被戏曲剧团招入了学员班，经过一年的基础训练后被送到艺校京剧班进行系统的学习。一学期后被分到了武生组学戏，但因为吴建国十三四岁时身高就已达到一米七，很难再适应戏曲舞台的武生角色，因此他向学校申请转入了舞蹈专业。

2010年，在北京高考期间参加了中戏、北电的表演专业考试，凭着‘楞头青’的精神闯入了二试三试的考场。后来，在朋友老师的建议和家人的支持下如愿考进了北京电影学院表演本科专业。

2013年，吴建国在大三时收到同学发的一条剧组筹备短信，并参加了试镜，因为这偶然的契机成就了吴建国进入影视行业的第一部戏——动作剧《谢文东》，并在剧中饰演中国洪门掌门兼中国东北龙头文东会老大谢文东，他也开始以演员的身份走进观众的视野。

2014年7月，吴建国与郭强、飞儿等联合主演由林弢、胡宗祥执导的动作抗战剧《谢文东第二季》播出，该剧取材自六道原著小说《坏蛋是怎样炼成的》；12月，与郭强等合作主演以20世纪30年代动荡时期为背景的动作抗战剧《风云再起》首播，该剧剧情延续了《谢文东第二季》的故事内容。

2015年，与于洋、赵昕彤合作主演恐怖片《僵尸》，在片中饰演眼高手低的无业青年苏勇。2016年1月，与毛泽少、金梓壑联袂主演由刘彬杰执导的青春校园片《诡门之异能觉醒》首映，饰演异能特工冯笑；3月，与黄月、时嘉联合主演的动作抗战剧《谢文东4:风云再起之再战江湖》播出；11月，与黄子耀、吕熙联袂主演的悬疑犯罪片《3509》上映，饰演痴恋庄若渝的于建。

2017年，主演民国动作片《匹夫江湖之困斗》，在片中饰演背负血海深仇的“匹夫”落魄土豪公子沈家成。

吴建国在生活当中是一个阳光帅气的大男孩，但在电视剧《谢文东》中出演一个狠辣的黑社会大佬，实在出乎很多人的意料，但是吴建国的表演让该剧增加了不少看点，尤其是他将谢文东的蜕变过程演绎得可观可感，获得了网友的一致好评。他为了出演一个抗战年代中的黑帮大佬，他将阳光的形象统统隐藏，努力去理解一个身处于国仇家恨当中的风云人物。这个角色无论在网络上还是读者心目中，都相当深入人心，吴建国很好地把握了这个人物的特性，将他特有的沉稳气质演绎得相当完美。