2011年，与陈妍希合作主演青春爱情电影《那些年，我们一起追的女孩》，在片中饰演因受到沈佳宜的激励而奋发向上的男主角柯景腾，这是他的首部电影作品，从而正式进入演艺圈，该片在台湾地区上映时，最终累计票房达到了4亿2千万台币；同年11月11日，推出首张个人音乐专辑《有话直说》，收录了包括《请让我继续喜欢你》、《请比我爱她》等在内的10首歌曲；同年11月26日，获得“第48届台湾电影金马奖”最佳新演员奖。

2012年，与简嫚书、郭书瑶、陆廷威合作主演爱情电影《南方小羊牧场》（又名《大野狼与小绵羊的爱情》），在片中饰演外号“大野狼”的男主角阿东同年5月30日，获得“第12届华语电影传媒大奖”最佳新演员奖；同年，获得“第11届中国长春电影节”最佳男主角奖的提名；同年8月15日，获得“第三届壹周刊娱乐大赏颁奖礼”最受欢迎爆红新人奖。

2013年2月12日，其主演的爱情电影《在一起》上映，而他在片中则饰演了志向远大、性格可爱的男主角阿仔；同年，与付辛博、陈柏霖合作主演青春爱情微电影《这一刻，爱吧》；同6月27日，其主演的都市青春电影《小时代》上映，而他在片中则饰演了英俊且气质高贵的男主角顾源，该片上映首日便突破了7300万人民币的票房，同时也打破了中国2D电影的首日票房纪录，最终以接近5亿元人民币的票房收官；同年8月8日，其主演的都市青春电影《小时代2：青木时代》上映，并最终以接近3亿元人民币的票房收官。

2014年7月17日，其主演的都市青春电影《小时代3：刺金时代》上映，该片首日票房便取得了1.1亿元人民币，最终以超过5亿元人民币的票房成绩收官；同年，与林依晨合作主演爱情电影《我的情敌是超人》，在片中饰演从小在孤儿院长大的男主角王义智。

2015年3月，与父亲及哥哥一同登上了时尚杂志《GQ》的封面，并拍摄了一组主题为“Dress By Age”的写真，这也是父子三人首度一起进棚拍照；7月9日，其出演的都市青春电影《小时代4：灵魂尽头》上映，但由于其吸毒事件的影响，他全部的正面清晰镜头基本上都被剪掉了，只以局部特写、背影、侧影、倒影等辅以画外音的形式呈现 ，而随着《小时代》系列电影的完结，其最终票房成绩则超过了18亿元人民币，并创造了国产系列电影的票房记录；此外，由于其吸毒事件的影响，其主演的古装奇幻电影《捉妖记》在拍摄、制作完成的情况下被迫换角重拍。

2016年，与吴可熙搭档主演由赵德胤执导的爱情电影《再见瓦城》，在片中饰演与莲青日久生情的男主角阿国；同年，主演李惠民执导的抗战剧《舞樱》，这也是他的首部电视剧作品；同年11月，凭借电影《再见瓦城》入围“第53届台湾电影金马奖”最佳男主角奖。

2017年3月19日，凭借电影《再见瓦城》获得“青年电影手册年度华语十佳颁奖典礼”年度男演员奖。