Televisio:
* "Baby Daddy" (2012–2017) - Hän näytteli Ben Wheeleria, entistä jääkiekkoilijaa, josta tulee yllättäen isä. Tämä oli hänen läpimurtoroolinsa ja teki hänestä tunnetun nimen.
* "The Astronauts" (2021) - Esitti Samia, operaation komentajaa, tässä sarjassa, joka kertoo ryhmästä astronautteja matkalla Marsiin.
* "Kirjastonhoitajat" (2015–2018) - Hänellä oli toistuva rooli Flynn Carsenina tässä fantasiasarjassa.
* "Exes" (2011-2015) - Pelasi Philin roolia, kaveria, joka asuu parhaan ystävänsä kanssa ja joutuu aina vaikeuksiin.
* "Friends with Benefits" (2011) - Tämä oli lyhytikäinen sarja, jossa hän näytteli Justinia.
* "CSI:Crime Scene Investigation" (2009) - Hän esiintyi yhdessä jaksossa tässä pitkään jatkuneessa rikosdraamassa.
* "The Vampire Diaries" (2010) - Hän esiintyi yhdessä jaksossa "Lukan" hahmona tässä yliluonnollisessa sarjassa.
* "90210" (2009) - Toinen yhden jakson esiintyminen, tällä kertaa klassisen teinidraaman uudelleenkäynnistyksenä.
Elokuvat:
* "Prinssi" (2018) - Pelasi Jasonin roolia tässä toimintatrillerissä.
* "Täydellinen saalis" (2016) - Esitti Joshia tässä romanttisessa komediassa.
* "The Bounce Back" (2015) - Hän näytteli Mattia, miestä, joka käy läpi avioeroa.
* "The Wedding Ringer" (2015) - Soitti pienen roolin tässä komediassa, jossa pääosassa oli Kevin Hart.
* "The Internship" (2013) - Hän näytteli "Billyä" tässä komediassa, jossa esiintyvät Vince Vaughn ja Owen Wilson.
Tämä ei ole tyhjentävä luettelo, mutta se korostaa joitakin Derek Thelerin merkittävimmistä rooleista. Hän on esiintynyt useissa projekteissa, joissa hän on osoittanut kykyjään sekä komedia- että dramaattisiin rooleihin.