Crea junto a sus hermanos James Gunn y Brian Gunn la serie web titulada PG Porn (2008), donde parodian la industria pornográfica, junto a actrices porno reales y hace una pequeña aparición en la serie True Jackson, VP (2009).
Interpretó a Toby en la película cómica Super (2009) escrita y dirigida por su hermano James.
Ese mismo año participa en un episodio de la serie Glee, interpretando a Phineas Hayes.
También se estrenó en el 2014 la película The Hive, donde Sean Gunn interpretó al Doctor Baker.
En el año 2016 vuelve a participar en un proyecto ligado con su hermano, esta vez fue The Belko Experiment (2016) película escrita y producida por James Gunn.
Interpretó a Ted en la película Ordinary World (2016) y participó en un capítulo de la serie Superstore.
Cerro el año interpretando de nuevo a su más famoso personaje, Kirk Gleason, en la serie web Gilmore Girls: A Year in the Life, la cual es una secuela de la serie Gilmore Girls.