In 1999, Blochberger returned to Berlin. In 2000, he played the role of Jakob Glücksleben in Maienschlager (directed by Hans-Joachim Frank) at theater 89 and appeared that same year alongside Armin Mueller-Stahl in the TV trilogy Die Manns - Ein Jahrhundertroman (directed by Heinrich Breloer). In 2001, he began his acting studies at the Ernst Busch Academy of Dramatic Arts in Berlin, graduating in 2005. While still in training, he took on a leading role in the television film Der Vater meiner Schwester (directed by Christoph Stark), which premiered at the Munich Film Festival and earned him a nomination for the Undine Award as "Best Young Character Actor." Film projects followed, such as Summer Storm (directed by Marco Kreuzpaintner) and the Oscar-winning drama The Lives of Others (directed by Florian Henckel von Donnersmarck). In 2005, Blochberger appeared several times in Tatort, including the Frankfurt episode Tatort: Leerstand (directed by Niki Stein). In the feature film The Last Train (directed by Joseph Vilsmaier and Dana Vávrová), he portrayed SS-Obersturmführer Crewes, who escorts one of the last deportation trains to Auschwitz.

Eine enge künstlerische Zusammenarbeit verband ihn ab 2005 mit dem Regisseur Hans Neuenfels. Bei der RuhrTriennale spielte Blochberger in Schumann, Schubert und der Schnee den Komponisten Franz Schubert. Weitere Arbeiten entstanden an der Komischen Oper Berlin (The Magic Flute), am Münchner Volkstheater (Baal, Titelrolle, 2007) sowie 2020 an der Wiener Staatsoper in Mozarts The Abduction from the Seraglio. Ebenfalls 2007 übernahm er die Hauptrolle in der Uraufführung von Rolf Hochhuths Stück Heil Hitler! (Regie: Lutz Blochberger). Neben fiktionalen Rollen verkörperte Blochberger wiederholt historische Persönlichkeiten, darunter Wernher von Braun, Sebastian Haffner, Helmut Schmidt, Papst Innozenz III. und 2023 Rudolf Höß in A World Divided (Regie: Olga Chajdas).

Von 2014 bis 2017 spielte er Inspektor Riwal in der Krimireihe Kommissar Dupin. Ab 2015 gehörte er als Kommissar Tom Kupfer zur Stammbesetzung der ZDF-Serie The Old Fox, die er im Mai 2022 verließ. 2024 drehte Blochberger die internationale Dramaserie Kabul (Regie: Olga Chajdas, Kasia Adamik), die beim Serienfestival Series Mania in Lille im Wettbewerb ihre Weltpremiere feierte. Seit 2024 entwickelt er zudem eigene Bühnenformate, darunter die Konzertlesung Neil Young – Comes a Song (zuvor The Book of those Killed by Neil Young) nach Navid Kermani. 2025 feierte Manfred Krug: Defected im Renaissance-Theater Berlin Premiere – eine musikalisch-literarische Revue nach dem Bestseller von Manfred Krug, in der Blochberger gemeinsam mit dem „Goin’ Out West Quintet“ autobiografische Texte mit Liedern Krugs verbindet.