จากนักฟุตบอลและตำรวจ เส้นทางชีวิตของสมภพได้หันเหเข้าสู่วงการบันเทิง เมื่อพี่ชายคือ สมภาษณ์ เบญจาทิกุล ซึ่งทำงานเป็นช่างภาพอยู่ในพร้อมมิตรภาพยนตร์ของหม่อมเจ้าชาตรีเฉลิม ยุคล หรือ “ท่านมุ้ย”  ได้แนะนำเขาให้ท่านมุ้ยได้รู้จัก กลายเป็นจุดเริ่มต้นให้สมภพได้เข้ามาคลุกคลีฝึกงานกับท่านในวังละโว้ และเริ่มการเป็นนักแสดงด้วยภาพยนตร์ชุดทางโทรทัศน์เรื่อง เงือกน้อย (๒๕๑๕) และ หมอผี (๒๕๑๖) ที่ท่านมุ้ยทรงกำกับ

ปี พ.ศ. ๒๕๑๗ สมภพได้มีโอกาสประเดิมจอเงินเป็นครั้งแรก เมื่อท่านมุ้ยได้ทรงมอบบทบาทให้เขานำแสดงในภาพยนตร์เรื่อง เทพธิดาโรงแรม ร่วมกับ สรพงศ์ ชาตรี นักแสดงหนุ่มอีกคนที่ท่านมุ้ยปลุกปั้นจนเริ่มโด่งดัง และ วิยะดา อุมารินทร์ นางเอกสาวหน้าใหม่  จากนั้น สมภพจึงได้รับโอกาสเป็นพระเอกเดี่ยวอย่างเต็มตัวใน ผมไม่อยากเป็นพันโท ออกฉายใน พ.ศ. ๒๕๑๘ โดยในปีเดียวกันนี้ยังมีผลงานเรื่อง ความรักครั้งสุดท้าย ร่วมกับ สรพงศ์ ชาตรี และ ภัทราวดี มีชูธน ถัดมา ปีพ.ศ. ๒๕๑๙ นักแสดงทั้งสามคนก็มีผลงานร่วมกันอีกครั้งในเรื่อง นางแบบมหาภัย ซึ่งทั้งหมดเป็นผลงานการกำกับของท่านมุ้ย โดยใน นางแบบมหาภัย นั้น สมภพได้รับบทเป็นชายรักชายที่ถือว่าท้าทายตัวเขาและผู้ชมหนังไทยในช่วงเวลานั้นเป็นอย่างมาก

นับจากนั้น สมภพ เบญจาทิกุล ก็เป็นที่รู้จักอย่างดีของบรรดาแฟนหนังไทย และมีผลงานภาพยนตร์ออกมาจำนวนมาก เช่น สันติ-วีณา (๒๕๑๙) อย่าลืมฉัน (๒๕๒๐) เกวียนหัก (๒๕๒๑) จำเลยรัก (๒๕๒๑) รอยไถ (๒๕๒๒)  ฉุยฉาย (๒๕๒๓) มนต์รักลูกทุ่ง (๒๕๒๕) แก้วขนเหล็ก (๒๕๒๖) มนต์รักนักเพลง (๒๕๒๗) ฯลฯ  นอกจากนี้ เขายังมีผลงานการแสดงละครโทรทัศน์ โดยบทบาทที่โดดเด่นได้แก่ การรับบทเป็นชายกลาง ในละครเรื่อง “บ้านทรายทอง” ฉบับ พ.ศ. ๒๕๒๑ ซึ่งแม้หลังปี พ.ศ.  ๒๕๓๐ เป็นต้นมา ภาพยนตร์ที่เขาแสดงจะเริ่มมีน้อยลง แต่ผลงานละครโทรทัศน์นั้นก็ยังคงมีออกมาเป็นประจำทุกปีไม่เคยขาด รวมทั้งยังเคยรับหน้าที่เป็นผู้กำกับกับละครโทรทัศน์ด้วย นับเป็นบุคคลที่มีผลงานในวงการบันเทิงต่อเนื่องยาวนานมากที่สุดคนหนึ่งในปัจจุบัน

ผลงานภาพยนตร์เรื่องสำคัญในช่วงหลังของ สมภพ เบญจาทิกุล ได้แก่ คืนบาป พรหมพิราม (๒๕๔๖) โหมโรง (๒๕๔๗) และ ตำนานสมเด็จพระนเรศวรมหาราช  ซึ่งเขาได้กลับมาร่วมงานกับท่านมุ้ย อีกครั้ง โดยสมภพได้รับบทเด่นเป็นพระเจ้าบุเรงนอง กษัตริย์แห่งกรุงหงสาวดี ใน ภาค ๑ องค์ประกันหงสา (๒๕๕๐) และ ภาค ๒ ประกาศอิสรภาพ (๒๕๕๐)