حسام محمودی اولین بار سال 1391 در نقش اصلی فیلم «خسته نباشید» به کارگردانی مشترک محسن قرایی و افشین هاشمی بازی داشت.
در تلویزیون اولین بار سال 1394 با بازی در سریال «گاهی به پشت سر نگاه کن» به کارگردانی مازیار میری به مخاطبان معرفی شد. اما بیشتر از همه با سریال «سایه‌بان» برادران محمودی بازی‌اش به چشم آمد. او چند سال بعد در سریال «دلدار» بار دیگر با برادران محمودی همکاری داشت.
سال 1399 در سریال «باخانمان» به کارگردانی برزو نیک‌نژاد بازیگر نقش اصلی بود. پسری که بعد از سال‌ها به دنبال هویت خودش می‌گشت و سر از خانواده‌ای عجیب‌وغریب درمی‌آورد.
آخرین حضور محمودی در تلویزیون به سال 1400 و بازی در سریال «نوار زرد2» به کارگردانی سروش محمدزاده برمی‌گشت.
او در جشنواره سال 1401 با دو فیلم «غریب» و «عطرآلود» حضور داشت. فیلم «غریب» به کارگردانی محمدحسین لطیفی درحال حاضر با بازی او روی پرده است. در این فیلم نقش یکی از نیروهای محمد بروجردی بازی داشت.
فیلم «عطرآلود» به کارگردانی هادی مقدم‌دوست آخرین فیلم کارنامه محمودی است که هنوز اکران نشده است.
او این اواخر در برنامه «پدرخوانده» سعید ابوطالب هم به عنوان شرکت‌کننده حضور داشت. یادش گرامی.