2014年9月15日，以UNIQ组合成员身份亮相。10月16日，随组合参加韩国音乐节目《M！Countdown》，首次登上放送舞台，正式开始韩国的活动；10月20日，随组合演唱的首支单曲《Falling In Love》中韩双版公开；10月24日，随组合为美国电影《忍者神龟：变种时代》演唱主题曲《BornTo Fight（生而为战）》。11月10日，随组合为美国动画电影《马达加斯加的企鹅》演唱中文主题曲《Celebrate》；11月25日，随组合在北京举办“UNIQ独一无二FanMeeting”，正式开启中国宣传行程。12月6日，随组合获得尖叫爱奇艺之夜颁奖盛典最具期待组合奖；12月23日，与组合成员共同在搜狐时尚盛典上演唱歌曲《Falling In Love》；12月31日，随组合参加东方卫视跨年盛典。
2015年4月23日，随组合获得酷音乐亚洲盛典年度内地最佳新人奖；4月24日，随组合发行首张中韩双版迷你专辑《EOEO优+》。5月，随组合在《the show韩秀榜》节目中获得中国区实时投票三连冠和该榜单年中“China Choice”冠军，在《全球中文音乐榜上榜》节目中获得榜单三连冠；7月，参演爱情电影《大话西游3》，饰演红孩儿一角。10月16日，随组合发行一周年纪念单曲《Best Friend》中韩双版。12月5日，随组合获得尖叫爱奇艺之夜颁奖礼年度音乐大奖；12月28日，随组合发布新年贺岁单曲《新年快乐》。
2016年1月1日，以“天天小兄弟”身份加入湖南卫视综艺节目《天天向上》团阵容；1月5日，随组合凭借歌曲《EOEO》获得International-K Music Awards最佳编舞奖。3月，主演时尚爱情喜剧电影《闭嘴！爱吧》。4月29日，与姚晨、唐嫣联袂主演的青春励志电影《梦想合伙人》上映，在片中饰演学霸赵书宇，并演唱片尾曲《My Dream》，4月29日，正式成为综艺节目《天天向上》“天天兄弟”成员。8月，与佟大为、陈乔恩共同主演都市爱情励志喜剧《人间至味是清欢》，饰演90后海归高富帅翟至味。11月，特别出演爱情校园剧《青春最好时》，在剧中饰演风云学长林佳一。
2017年3月，主演青春校园仙侠剧《私立蜀山学园》，其在剧中饰演的男主角滕净，是位千年罕见的剑术天才，亦是重情重义、从容豁达的九州界第一剑修。4月，获得第十七届音乐风云榜年度盛典偶像新势力奖。8月，与关晓彤共同演绎电影《二次初恋》的同名主题曲。9月，获得亚洲影响力盛典最佳新人演员奖、中国榜样女性盛典中获得风尚慈善榜样奖以及微博电视影响力盛典年度新锐艺人奖。11月9日，获得凤凰时尚之选颁奖盛典年度票选网友最爱新晋演员奖；11月17日，为第四届炫舞节献唱的主题曲《Just Dance》发行。12月10日，在邢潇执导的青春喜剧《我的奇怪朋友》中饰演男主角蔚逸晨；12月20日，获得新浪时尚风格大赏年度新锐艺人奖。
2018年1月，获得QQ兴趣部落心赏之夜年度心赏新锐男艺人。2月，参与湖南卫视春节联欢晚会。3月23日，受邀担任腾讯视频竞演类真人秀节目《创造101》的舞蹈导师；3月31日，参加《浙江卫视春季盛典》。4月，搭档迪丽热巴主演的青春热血微电影《热舞吧！青春》上线，饰演热爱跳舞的少年林进。6月，参加湖南卫视《未来可期，快乐中国毕业歌会》；7月，参加湖南卫视综艺节目《快乐大本营》。8月，与程潇联袂演唱美国电影《巨齿鲨》的宣传曲《鲨影》。9月，领衔主演青春电竞电视连续剧《陪你到世界之巅》，饰演男主角季向空。10月23日，为动画电影《昨日青空》“齐景轩”一角配音，并演唱《昨日青空》电影“青春成长曲”《年少心事》。12月31日，参与《2018-2019湖南卫视跨年演唱会》。
2019年1月17日，发布单曲《Fire》；3月13日，发行第二支单曲《Lucky》；6月19日，为游戏《天涯明月刀》献唱太白门派主题曲《说剑》；6月20日，参与录制的滑板青春运动竞技真人秀《极限青春》在腾讯视频播出。6月27日，主演的古装仙侠剧《陈情令》在腾讯视频播出，王一博饰演正直内敛的姑苏蓝氏二公子蓝忘机；此外，还为该剧演唱片尾曲《无羁》，并演唱蓝忘机角色主题曲《不忘》 。9月，与赵丽颖搭档主演古装剧《有翡》，饰演男主角谢允。11月10日，在湖南卫视嗨爆夜表演舞蹈《Turn up the music》。12月30日，发行第三支单曲《无感》。
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。5月，主演刑侦涉案剧《冰雨火》，剧中饰演禁毒大队干警陈宇。7月，作为飞行嘉宾加盟爱奇艺综艺节目《夏日冲浪店》。7月18日，与王嘉尔、钟汉良、张艺兴共同担任明星队长的《这！就是街舞第三季》播出；带领其战队成员获得第三季全国总冠军。8月19日，王一博主演的青春喜剧《我的奇怪朋友》在爱奇艺播出。10月18日，凭借《陪你到世界之巅》获得第30届中国电视金鹰奖“观众喜爱的男演员奖”；11月9日，纪录片《抗美援朝保家卫国》主题曲《热血今朝》正式上线，与韩磊、杜江一起献唱。12月8日，为电视剧《有翡》演唱的插曲《熹微》上线。12月30日，发行第四支单曲《我的世界守则》。12月31日，参加湖南卫视跨年演唱会。
2021年2月11日，参加《2021年中央广播电视总台春节联欢晚会》，与刘德华、关晓彤表演创意节目《牛起来》；2月26日，参加《2021年中央广播电视总台元宵晚会》，演唱歌曲《青春恰时来》；2月28日，获得2020新浪微博之夜微博年度热度人物；5月4日，参演建党百年献礼剧《理想照耀中国》在湖南卫视播出，王一博在《抉择》单元中饰演黄埔三杰之首“蒋先云”；6月9日，《这！就是街舞》官宣王一博回归第四季节目；6月26日，参加《百年礼赞——庆祝中国共产党成立100周年大型交响音诗画》特别节目，与周冬雨和清华大学老教师合唱团一起合唱《年轻的朋友来相会》；6月24日，出演纪录片《我的时代和我第二季》；7月1日，参加的庆祝中国共产党成立100周年文艺演出《伟大征程》播出，与王俊凯、王源合作演唱《与我同行》。 8月9日，《这就是街舞4》官宣定档，8月14日起每周六晚8点优酷视频独播。12月1日，主演的电视剧《风起洛阳》在爱奇艺播出，王一博在剧中饰演百里弘毅。12月30日，发行第五支单曲《廿》；12月31日，参加《2021-2022湖南卫视跨年晚会》，并表演《廿》。
2022年1月30日，参加《2022年河南卫视春节联欢晚会》。4月，王一博参演的献礼“二十大”影片《中国青年：我和我的青春》（暂定名）发布概念海报；5月3日，参加由团中央宣传部指导，中国青年报社、河南广播电视台共同主办的《“青春万岁”2022五四青年节特别节目》。5月23日，参加由中国文联主办的“与人民同行”——纪念毛泽东同志《在延安文艺座谈会上的讲话》发表80周年特别节目；5月27日，搭档黄渤主演电影《热烈》开机，王一博在片中饰演面对窘境仍然坚持着自己梦想的陈烁。6月27日，参加“我们的紫荆花”云歌会直播活动。6月30日，演唱歌曲《你好香港》，该曲目是为了庆祝香港回归祖国二十五周年，献给璀璨的东方之珠——中国香港的歌曲；8月，以明星队长身份回归优酷街舞选拔类节目《这！就是街舞第五季》。
