En 2006, il sort de l'École supérieure de théâtre de l'Université du Québec à Montréal, profil interprétation, avec son baccalauréat.

Après quelques apparitions dans des séries télévisées, il décroche un premier rôle récurrent dans la série Nouvelle Adresse où il incarne Patrice Lacroix pendant les deux dernières saisons (2014-2015). C'est toutefois la série humoristique Like-moi!, diffusée depuis janvier 2016, qui le fait connaître d'un plus large public.

Comme scénariste, il écrit ses propres films et des projets pour le web ou la télévision. Le court métrage Toutes des connes (2013), qu'il a écrit et dans lequel il tient le rôle principal, est présenté en première mondiale au festival du film de Sundance de 2014, en plus de remporter le prix Jutra du meilleur court métrage en 2015.

À l'automne 2015, il publie son premier roman, Satyriasis (mes années romantiques), chez Leméac. En 2016, il publie également une nouvelle, "Je n'ai rien à dire (de plus)" dans le collectif L'Ère-seconde, publié chez Tête Première.

Le 14 mars 2017, la fiction web L'Âge adulte, qu'il a scénarisée et dans laquelle il tient un rôle principal, est mise en ligne sur ICI TOU.TV. La première saison de cette série a remporté deux Gémeaux, dont meilleure série web et le prix d’interprétation féminine pour Mylène Mackay. Elle a également remporté l’Olivier de la meilleure série web humoristique.

Guillaume Lambert a aussi réalisé un long métrage, Les scènes fortuites , dans lequel il tient le premier rôle, notamment aux côtés de François Pérusse et Denis Lavant.