2012年4月，蔡徐坤参与湖南卫视综艺节目《向上吧！少年》的录制，并成功进入了全国前200强，此后开始接触演艺活动。8月，参演偶像剧《童话二分之一》，饰演少年御风一角。随后，他又参演了湖南卫视的另一部都市情感剧《女刑警李春春》，并在其中饰演西西一角。
2014年3月4日，蔡徐坤客串出演的爱情悬疑喜剧电影《完美假妻168》在中国大陆上映，在影片中饰演男主角霍克的少年时期，这也是他个人的首部电影。
2015年7月10日，蔡徐坤参加录制由安徽卫视主办的青春励志榜样养成类真人秀节目《星动亚洲》，并且成功进入了全国前15强。8月，蔡徐坤与《星动亚洲》前15强的其余学员前往韩国进行三个月的封闭训练。9月，回到中国，录制安徽卫视的中秋晚会。
2016年10月18日，蔡徐坤加入男子组合SWIN，并担任音乐小分队SWIN-S中的高音RAP。12月，蔡徐坤所在组合SWIN-S发行首张迷你专辑《NewWorld》，收录了包括《Fantasy》和《明日路》等在内的5首歌曲。
2017年3月，蔡徐坤参与电视剧《我才不会被女孩子欺负呢》拍摄，在剧中饰演热血、仗义、重情义的男主角叶麟，该剧于2018年4月12日优酷独播。
2018年1月，参加爱奇艺重点打造的中国首档偶像男团竞演养成类真人秀《偶像练习生》；4月6日，《偶像练习生》总决赛，获得最高票数，以NINEPERCENT九人男团C位出道；4月12日，主演的网络剧《我才不会被女孩子欺负呢》播出，蔡徐坤在剧中饰演热血、仗义、重情义的男主角叶麟；8月2日，蔡徐坤发行个人首张EP《1》，该张专辑融合了FutureR&B/UrbanR&B等多种不同风格的元素，共包含《Pullup》《Youcanbemygirlfriend》《It’syou》三首单曲；8月19日，蔡徐坤获得出道后首个个人音乐类奖项亚洲新歌榜2018年度盛典“最受欢迎潜力男歌手”，总票数达1309万票；9月，参与爱奇艺打造的《中国音乐公告牌》原创音乐舞台秀，并且自编solo舞蹈，全程参与制作。12月30日，参加《浙江卫视领跑2019演唱会》献上跨年首秀。
2019年1月，他与杨幂成为北京电视台春晚代言人，并且特地为该次春晚创作歌曲《那年春天》；2月18日，单曲《没有意外》上线；3月22日，海外公演主题曲《Bigger》上线；4月19日，单曲《HardToGet》上线；7月26日，发行专辑《YOUNG》；8月9日，该EP的销售额在QQ音乐突破3000万，成为QQ音乐平台首张销售额破3000万的数字专辑。
