Karierę aktorską Ulliel rozpoczynał od ról w projektach telewizyjnych i filmach krótkometrażowych, które umożliwiły mu wystąpienie w “Braterstwie wilków”. W jednym z największych francuskich przebojów kinowych partnerował Monice Bellucci i Vincentowi Casselowi.
Przełomem w jego karierze okazała się kreacja w komedii Michela Blanca “Letni zawrót głowy” u boku Charlotte Rampling. Rola ta przyniosła mu pierwszą nominację do Cezara w kategorii “najbardziej obiecujący aktor” oraz nagrodę Lumiere dla najbardziej obiecującego aktora. Rok później wystąpił w głośnym dramacie Andre Techine’a “Zabłąkani”, w którym wcielił się w postać kochanka bohaterki odtwarzanej przez Emmanuelle Beart.