2015年12月，在爱情古装网剧《太子妃升职记》中饰演强公公，迅速被大家熟知。
2016年1月，加盟湖南卫视《天天向上》以“天天小兄弟”主持的身份登场 ；2月，主演青春偶像养成网络剧《明星志愿》饰演追逐梦想的艺人路风 ；2月22日，参与湖南卫视元宵喜乐会与太子妃剧组、众明星一起闹元宵 ；3月18日，都市幻想网剧《器灵》首次担任男主 ；5月，参演搜狐出品的自制剧《刺客列传》； 10月23日，首次献唱新曲《你一定》举办生日会及生日写真EP签名会 。
2017年2月，彭昱畅出演现代青春励志剧《浪花一朵朵》，饰演泳队少年明天 ；7月4日，参与央视电影频道（CCTV-6）首档星素互动电影主题综艺秀《国片大首映》录制 ；7月7日，参与湖南卫视盛唐时空联合制作的原创文化探秘类节目《七十二层奇楼》 ；7月28日，与徐璐主演的校园励志片《闪光少女》上映，饰演音乐生李由，并凭借该片提名第20届上海电影节亚洲新人奖最佳男演员奖。 ；9月，出演花明导演电影《完美魔咒》 ；12月，主演都市英雄幻想网络剧《器灵2》播出 。 2018年1月，彭昱畅在浙江卫视综艺节目《演员的诞生》中晋级全国15强，从《解救吾先生》、《投名状》到《滚蛋吧肿瘤君》，彭昱畅用三场人物风格完全不同的表演给观众展示了他多样的面貌 ；同月，参与中国人气漫画家幽·灵姐妹畅销动漫改编的同名电影《快把我哥带走》，饰演男主时分 ；2月，出演改编自阿耐同名小说，简川訸执导，王三毛编剧，当代都市题材电视剧《都挺好》，饰演小蒙 ；同月，个人第二部电影《大象席地而坐》获得第68届柏林电影节国际影评人费比西奖论坛单元的最佳影片奖，饰演男主韦布 ；3月27日，参与《快乐大本营》，并与张新成邢昭林演唱《普通disco》 ；4月20日，《向往的生活》官宣，彭昱畅作为新成员加盟第二季节目，与黄磊、何炅、刘宪华组成全新的“向往H4”组合 ；4月22日，圈内首档明星脑力对战秀《三宝大战诸葛亮》播出，作为三位明星嘉宾中的“萌宝”担当，向娱乐圈不同领域的知识大神发起一场三对一的脑力对决再现传奇之战 ；8月17日，发行歌曲《快把我带走》 。2019年7月22日，主演的体育励志青春剧《奋斗吧！少年》登陆湖南卫视青春进行时剧场，他在剧中饰演天才网球少年路夏 。9月20日，宣布参加原创青春燃动竞技秀节目《头号大玩家》 ；9月30日，参演电影的《我和我的祖国》上映。 10月28日，彭昱畅加入由腾讯视频出品，企鹅影视、视盐文化联合制作的综艺《口红王子》第二季 。11月，在职场真人秀《出发吧！从T-HOUSE开始》中担任导师嘉宾 。同年入围2019腾讯娱乐白皮书"年度电影男演员"。
2020年1月24日，在2020年中央广播电视总台春节联欢晚会上与甄泽权、彭于晏、吴磊表演魔术《层出不穷》 。同年，主演张一白执导作品《风犬少年的天空》 。5月，以常驻嘉宾身份参与湖南卫视生活服务纪实节目《向往的生活第四季》 。9月25日，参演电影《夺冠》上映 ，并演唱推广曲《真心英雄》 。10月1日，主演的农村扶贫题材电影《一点就到家》上映，在片中饰演彭秀兵 。12月11日，与乔杉主演的喜剧片《沐浴之王》上映 。
2021年7月1日，与张颂文、李易峰、佟丽娅领衔主演的重大革命历史电影《革命者》上映，在片中饰演张学良 ；4月23日，以常驻嘉宾身份参与的生活服务纪实节目《向往的生活第五季》在湖南卫视播出；7月17日，与许恩怡、张宥浩、尹正等主演的歌舞青春电影《燃野少年的天空》上映 ；10月1日，参演的电影《我和我的父辈》上映 。11月15日，彭昱畅加盟《哈哈哈哈哈》第二季 。12月，加盟抖音和品心明联合出品的“所有格”纪实真人秀《很高兴认识你第二季》 。
2020年4月23日，彭昱畅发文承认恋情。
《天天向上》
2016年4月26日，彭昱畅重现《天天向上》经典桥段，在个人微博中发布“1分钟吃掉8个蛋挞”的助力公益成长计划视频；在正能量善事面前毫无偶像包袱的他希望大家也都能参与到这次有意义的活动中来 。8月15日，彭昱畅参与时尚芭莎公益活动“画出生命线” 。2017年3月11日，彭昱畅&徐浩炫舞梦工厂in-music“少年新声”演唱会” 。6月16日，彭昱畅助阵“为明天，一起善行”体验式公益活动爱心大使 。8月27日，彭昱畅出席2017粉丝嘉年华盛典，化身DJ用Launchpad演奏了一段炫酷的电子音乐 。10月25日，彭昱畅在上海长风海洋世界白鲸馆举办了他的23岁生日会，献唱新曲《你一定》 。
2021年7月，彭昱畅为河南暴雨灾情捐款50万元。
2021年7月，彭昱畅担任第十五届FIRST青年电影展“惊人首作推介人”。
2021年9月，彭昱畅担任第十一届北京国际电影节“北京展映”国片推介人。