Guilherme Winter estreou na TV em 2006, na novela "Cobras & Lagartos", interpretando o motociclista Flu. Em seguida, entrou para a temporada 2008 de "Malhação", na pele do professor de química Thiago Junqueira. Em 2009, passou a integrar o elenco da novela "Paraíso", vivendo Otávio, um jornalista idealista que largava a vida no Rio de Janeiro para tentar a sorte na fictícia cidade que dava nome à trama.

Com o bom desempenho apresentado nos trabalhos anteriores, foi convidado para seu papel de maior destaque na TV Globo: Renato Villa, em "Ti-Ti-Ti" (2010). O personagem disputava o amor da protagonista Marcela (Ísis Valverde ) com Edgar (Caio Castro). Em 2011, integrou o elenco da oitava edição do quadro "Dança dos Famosos", que teve Miguel Roncato como vencedor.

No ano seguinte, fez uma participação em "Cheias de Charme" e, logo depois, assinou contrato com a Rede Record, onde estreou na minissérie "José do Egito" (2013), como o personagem Rúben. Na emissora, ele também participou de "Pecado Mortal", novela de Carlos Lombardi, interpretando o criminoso Veludo. Em 2015, assume seu maior desafio na carreira: viver o protagonista da novela "Os Dez Mandamentos", dando vida ao personagem bíblico Moisés. Na vida pessoal, o ator está solteiro e nunca se envolveu publicamente com colegas do meio artístico.