2012年,参演个人首部微电影《梦的来信》;其后,出演微电影《愚蠢娇》。2013年,与刘佳兰合作主演微电影《寻景》,在片中饰演青年画家张志心;5月,其主演的电影《寻景》和《梦的来信》入围第20届北京大学生电影节。
2014年,接拍由优酷出品的“青年导演扶植计划”电影《房车》,在片中饰演在房屋中介所工作的李杰。2015年6月,与张嘉译、倪大红、尤勇等人共同出演的都市情感悬疑剧《后海不是海》在东方卫视播出,他在剧中饰演性格开朗、重情重义,痴恋石樱子的齐大为,这是他的首部电视剧作品;11月,出演张嘉佳执导的爱情喜剧片《摆渡人》,在剧中饰演思维混乱、放荡不羁的青年画家马力;此外,他还出演了微电影《让世界安静》,在片中饰演聋哑人刘心。
2016年4月,参演爱情剧《你这么爱我,我可要当真了》,在剧中饰演性格单纯的王一君;5月,出演赵宇、蒋红训执导的都市情感片《心碎急诊室》在爱奇艺上映,他在片中饰演单身屌丝王子由;7月15日,与武雨泽、徐晓璐、李若嘉合作主演的校园青春剧《一起同过窗》在腾讯视频播出,他在剧中饰演恣意潇洒、桀骜不驯的学渣校霸肖海洋;8月12日,与Angelababy、井柏然、白宇等人合作出演的校园爱情片《微微一笑很倾城》上映,庞瀚辰在片中饰演游戏人物战天下;8月,在校园青春剧《夏至未至》中饰演建筑系高材生段桥;11月11日,与廖望、荆民强合作出演的剧情片《兄弟之北漂歌手》上映,在片中饰演90后音乐追梦人庞白。
2017年6月,与罗晋、**搭档出演都市情感剧《为了你我愿意热爱整个世界》,在剧中饰演一身匪气,但重情重义的商业精英韩东。7月30日,与谭松韵合作主演的青春励志剧《浪花一朵朵》播出,庞瀚辰在剧中饰演的泳坛一霸欧阳恒,用坚定的竞技信念,追逐自己的游泳梦想;11月30日,与武雨泽搭档主演的校园青春剧《一起同过窗Ⅱ》在爱奇艺播出,庞瀚辰继续在剧中饰演肖海洋。
2018年1月23日,庞瀚辰与姜潮、李溪芮等合作主演的爱情剧《我站在桥上看风景》在湖南卫视青春进行时播出,他在剧中饰演萧水光的青梅竹马罗智;其后,与赵又廷、白敬亭共同出演都市职场剧《平凡的荣耀》,在剧中饰演初入职场的“学霸”新人高思聪;12月7日,与李艾、包文婧等人共同出演的校园青春片《进击的男孩》上映,庞瀚辰在片中饰演暗恋学姐秦笑的男生顾好;同年,与刘颖伦联袂主演的古装喜剧《暴走武林学园》开机,他在剧中饰演赚钱至上嘴贱心软的云无为。
2019年2月19日,与茱蒂蒙·琼查容苏因、陆琦蔚、孔连顺等人合作主演的悬疑寻宝探险爱情剧《绝地勘宝师》杀青,他在剧中饰演玉柒;8月,出演的青春商战剧《创想季》开机,在剧中饰演北漂创业者李腾飞。