2014年9月15日，以UNIQ组合成员身份正式出道；12月，组合获得尖叫爱奇艺之夜颁奖礼最具期待组合奖。
2015年，主演青春励志电影《梦想合伙人》；同年，随组合获得酷音乐亚洲盛典年度内地最佳新人奖和尖叫爱奇艺之夜颁奖礼年度音乐大奖 。
2016年3月，随组合凭借歌曲《EOEO》获得美国International-K Music Awards最佳编舞奖；
4月29日，正式成为综艺节目《天天向上》主持团“天天兄弟”成员；12月，领衔主演都市爱情励志喜剧《人间至味是清欢》。
2017年，主演青春校园仙侠剧《私立蜀山学园》；
同年，获得第十七届音乐风云榜年度盛典偶像新势力奖、亚洲影响力盛典最佳新人演员奖以及微博电视影响力盛典年度新锐艺人奖 。
2018年2月，主持湖南卫视春节联欢晚会；3月，担任竞演类真人秀节目《创造101》舞蹈导师 ；
4月，领衔主演仙侠古装剧《陈情令》 。9月，主演青春电竞电视连续剧《陪你到世界之巅》 。
2019年9月，主演古装剧《有翡》 。10月，王一博入选2019福布斯中国30位30岁以下精英榜 。
2020年1月11日，获得新浪微博之夜微博年度男神、微博年度热度人物奖 。1月16日，为电影《囧妈》演唱宣传主题曲《给妈咪》 。
2月22日，公益歌曲《有你在身边》正式上线，与韩庚、杨颖、郑爽一起献唱 。3月4日，抗击疫情公益歌曲《因为我们在一起》正式上线。
5月7日，加盟《这！就是街舞第三季》，担任队长。