Debiutował w serialu Zaklinacz dusz w 2007. Pojawił się w takich serialach jak Chirurdzy, The Deep End, Privileged, Prywatna praktyka, Rozpalić Cleveland, Miłość w wielkim mieście oraz w jednej z głównych ról w pilotażowym odcinku niezrealizowanego serialu The Quinn-tuplets. Wystąpił w głównej roli w filmie MTV Turn the Beat Around. Od 2011 występował w serialu NBC Grimm, wcielając się w rolę Nicka Burkhardta – policyjnego detektywa z Portlandu i tytułowego Grimma – łowcę walczącego ze stworami rodem z baśni. Serial, w którym partnerowali mu Russell Hornsby, Silas Weir Mitchell oraz Bitsie Tulloch, okazał się sukcesem – był emitowany w piątkowe wieczory i miał sześć do ośmiu milionów telewidzów, zdobył jedną nagrodę i uzyskał kilkanaście nominacji. Giuntoli pojawił się we wszystkich 123 odcinkach w pokazywanej przez sześć sezonów produkcji.

W 2012 wystąpił w niezależnym filmie Adama Christiana Clarka Caroline and Jackie, który od premiery na Tribeca Film Festival w Nowym Jorku zbierał pozytywne opinie. W 2016 wystąpił w filmach 13 godzin: Tajna misja w Benghazi oraz Buddymoon, którego był także producentem.