Il est notamment connu, à la télévision, pour avoir interprété le rôle de Brian « Smash » Williams dans la série NBC, Friday Night Lights, le rôle du Dr Shane Ross dans la série médicale Grey's Anatomy et le rôle de John dans la première saison de la série télévisée d'action Taken.
Gaius Charles a passé environ 250 auditions avant d'obtenir un des rôles principaux de la série dramatique Friday Night Lights, de 2006 à 2008. Ce show est plébiscité par la critique et notamment récompensé par trois Primetime Emmy Awards[2].
Il retourne à la télévision et intervient dans un épisode de Pan Am et NCIS : Enquêtes spéciales avant de signer pour un arc narratif de quatre épisodes de la série La Diva du divan. Il décroche ensuite un rôle récurrent, dans la neuvième saison de la série médicale à succès, Grey's Anatomy, celui du Dr Shane Ross. Au terme de la dixième saison, son contrat n'est pas renouvelé[3].
En 2017, il rejoint la distribution principale de la première saison de la série télévisée d'action Taken aux côtés de Clive Standen et Jennifer Beals. Le show est reconduit pour une seconde saison, mais son contrat n'est pas renouvelé[5].