2002 में, पृथ्वीराज को रेंजिथ ने अपनी दूसरी निर्देशित फिल्म "नंदनम " में पेश किया। इसके बाद उन्होंने लोहिथदास, विनयन, कमल और भद्रन निर्देशित फिल्मों में काम किया।

उसके बाद उन्होंने "स्टॉप वॉयलेंस" और "स्वप्नाकूडु " में अभिनय किया। फिल्म "अकाले" में उन्हें प्रमुख भूमिका में पेश करने वाले श्यामाप्रसाद का कहना है कि बॉक्स ऑफिस पर उनकी सफलता से अलग; पृथ्वीराज की खूबी; उनकी प्रतिभा और बुद्धिमत्ता है।

2006 में, उन्होंने समीक्षकों द्वारा प्रशंसित फिल्म "वर्गम" में इंस्पेक्टर सोलोमन जोसेफ की भूमिका निभायी. "वर्गम" के बाद, उन्होंने उसी निर्देशक पद्मकुमार के साथ "वास्थवम" में काम किया, जिसके लिए उन्हें 2006 का सर्वश्रेष्ठ अभिनेता का केरल राज्य अवार्ड मिला और वे यह अवार्ड पाने वाले सबसे कम उम्र के अभिनेता बन गये। 
उसी साल उन्हें लाल जोस की फिल्म "क्लासमेट्स" में प्रमुख भूमिका दी गयी, जो एक सर्वकालिक धमाकेदार फिल्म बन गयी, इससे उनका बाजार मूल्य बढ़ गया और निर्माताओं में और अधिक युवा उन्मुख फिल्म बनाने का आत्मविश्वास पैदा हुआ।

2007 में उन्होंने शफी द्वारा निर्देशित "चॉकलेट" में अभिनय किया, जिसे बड़ी सफलता प्राप्त हुई। 2008 में, उन्होंने "थलाप्पवु" (मधुपाल द्वारा निर्देशित) और "थिराककथा" (रेंजिथ द्वारा निर्देशित) फिल्मों में काम किया, जिनमें उन्होंने निर्णायक चरित्रों वाली भूमिकाएं कीं. "थलाप्पवु " की एक समीक्षा में इसका वर्णन करते हुए इसे अभिनेता पृथ्वीराज के लिए सचमुच समय के साथ चलती हुई फिल्म बताया गया और कहा कि नक्सलवादी जोसेफ के प्रभावशाली चित्रण में उन्होंने एक निर्भीक गरिमा को साकार किया। सिफी (Sify) की समीक्षा में "थिराककथा" के बारे में कहा गया कि "यह दर्शकों को अंत तक बांधे रखने का यह एक ईमानदार प्रयास है।"
"थलाप्पवु" और "थिराककथा" दोनों ने 2008 की सर्वश्रेष्ठ फिल्म के लिए फिल्म क्रिटिक्स अवार्ड में साझेदारी की। उन्होंने अंजलि मेनन की फिल्म "मंजाडिक्कुरु" में एक विशेष भूमिका अदा की।

2009 में, पृथ्वीराज की "पुथिया मुखम" (दिफान द्वारा निर्देशित) की सफलता से उत्साहित होकर प्रिंट और विजुअल मीडिया ने सुपरस्टार के रूप में उनका अभिषेक किया। 2009 में जारी उनकी अन्य फिल्मों में शामिल हैं "रॉबिनहुड" (जोशी द्वारा निर्देशित) और मलयालम की पहली संकलन फिल्म "केरला कैफे" .

2010 में, पृथ्वीराज की अपारंपरिक फिल्म पुन्यम अहम सबसे पहले जारी हुई, उसके बाद ठंथोंनी और पोक्किरी राजा आयी, जिसमे ममूटी के साथ उन्होंने काम किया।

मलयालम में उनकी अगली फिल्म "वीट्टीलेक्कुल्ला वाझी: द वे होम" आयी, जिसमें उनके भाई इन्द्रजित ने भी काम किया है।

प्रारंभिक जीवन
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