2011年底，王源加入TF家族，成为家族练习生。
2012年3月，王源开始《TF家族面对面》、《TF家族新闻播报》等TF家族自制综艺节目录制。7月15日，与王俊凯翻唱《一个像夏天一个像秋天》，至9月网络视频累计点击超500万次。8月23日，与王俊凯合唱家族的原创歌曲《我们曾在一起》发布。10月，与王俊凯录制安徽卫视《黄金年代》。11月，与王俊凯发行EP《青蛙也会变王子》。
2013年1月，王源开始主持《TF家族新闻发布会》和代班主持《TF家族新闻播报》。2月，与王俊凯翻唱的单曲《到不了》发布。2月23日，王源主持的脱口秀节目《源来这样讲》在TF家族自制综艺中播出。4月4日，与王俊凯翻唱《当爱已成往事》在优酷、56等视频网站上线。8月6日，与王俊凯、易烊千玺组成的内地青春励志组合TFBOYS正式出道。10月4日，随TFBOYS组合在重庆举行《Heart梦·出发》首唱会。11月，王源开始主持家族综艺《TF少年GO》。
2014年2月14日，王源主演的TF家族自制网络剧《男生学院自习室》播出，饰演马思远。4月15日，随组合获得第二届音悦V榜年度盛典“内地最具人气歌手”奖和“音悦直播人气歌手”奖。7月4日，与组合成员献唱电影《我就是我》第二弹主题曲《想唱就唱》；献唱动画电影《洛克王国3：圣龙的守护》主题曲《魔法城堡》。7月24日，《青春修炼手册》发布，2天内点击量即破千万，MV发行一周内便打破音悦台5项V榜吉尼斯。8月21日，与组合成员为中央电视台公益节目《开学第一课》演唱主题曲《开学第一课》。8月26日，王源代班主持《我爱大牌》。9月13日，在中国首档偶像全纪录节目《TFBOYS偶像手记》中担任主持。
2015年2月，与组合成员登北京电视台春节联欢晚会，和CCTV网络春晚，以及湖南卫视小年夜春节联欢晚会。3月6日，王源在《TF少年GO第三季》首播中自弹自唱《残酷月光》。4月29日，加盟由同名小说改编3D电影《爵迹》。5月25日，参加重庆市第七届中小学艺术节声乐合唱比赛得一等奖。9月21日，与组合成员录制湖南卫视中秋晚会。9月24日，加盟《诛仙》改编电视剧《青云志》，出演男主人公张小凡的少年时期。9月27日，与组合成员登中央电视台中秋晚会。11月8日，王源在他生日会上带来首支舞蹈solo，成为首位以生日形象登美国纽约时代广场的中国艺人。
2016年1月13日，王源首支个人作词作曲单曲《因为遇见你》发布，该曲夺得亚洲新歌榜冠军，和亚洲新歌榜“年度十大金曲”奖，是2016百度King榜最强满分王、最强连冠王，王源凭借该曲荣获第9届城市至尊音乐榜“年度听众最爱新人”奖。2月，与组合成员登2016中央电视台春节联欢晚会表演节目《幸福成长》；与组合成员参加湖南卫视元宵喜乐会。3月21日，拍摄《时尚·COSMOPOLITAN》6月刊封面，成登上五大杂志首位00后。6月1日，参加录制母校南开中学80周年校庆宣传片。获得上海电视节新浪潮论坛电视剧演员微博热度两年冠。7月11日，主演的网络剧《超少年密码》播出，分饰隋玉和002。9月13日，新浪发布微博七周年特献——《微博明星白皮书》中人气TOP20的明星王源2015、2016两年第一。9月15日，与组合成员登中央电视台中秋晚会。11月4日，由林俊杰为其作曲的单曲《长大以后的世界》发布。11月7日，王源接受共青团中央主管主办的《中国青年》独家专访，封面人物登2017年的1月开年封。12月20日，担任浙江卫视原创室内竞技真人秀节目《王牌对王牌第二季》常驻MC队长。
2017年1月，与组合成员登中央电视台春节联欢晚会，表演开场节目《美丽中国年》。4月16日，参加中央电视台文化情感类节目《朗读者》以“青春”为主题词的收官录制。6月1日，王源和易烊千玺一同参加央视六一晚会，演唱新歌《小精灵》。6月18日，荣获2017微博电影之夜“人气之星”奖。7月8日，参与作词的单曲《阳光不锈》发布。7月9日，主演的电视剧《我们的少年时代》播出，饰演班小松。8月1日，登人民出版社主办的《人物》8月刊封面。9月4日，入选人民日报评的“榜样的力量·开挂的人生’”九大青年。9月13日，加盟东方卫视原创真人秀节目《青春旅社》。10月，登中国青年报青年光荣榜，获“最正能量青年明星”。个人作词作曲单曲《十七》发布，凭借该曲荣获中央电视台全球中文音乐榜上榜“年度最佳原创歌手”，《十七》获得“年度最佳中文歌曲”。11月2日，王源入选美国《时代》周刊（《Time》）年度30位全球最具有影响力的青少年。11月6日，个人首支全英文单曲《Sleep》发布。11月20日，发布为母亲作词的单曲《骄傲》。11月28日，荣获2017腾讯娱乐白皮书“年度影响力之星”奖。11月31日，作为代表人物登CCTV-13新闻特别节目《年轮2017》的“2017‘新青年’的崛起”板块“请让我来代表你——中国”。
2018年1月，担任“百花迎春——中国文学艺术界2018春节大联欢”的嘉宾主持，并作为老中青三代代表之一接受中央电视台的采访登《新闻直播间》；首张数字专辑《宝贝》发布，该专辑成酷狗音乐2018年度音乐榜年度畅销个人专辑；担任浙江卫视原创室内竞技真人秀节目《王牌对王牌第三季》常驻MC队长。2月，成为人民日报社主管主办的综合时政类期刊《环球人物》杂志专栏作家；与组合成员登2018中央电视台春节联欢晚会表演歌曲《我和2035有个约》。
3月19日，重新作词《因为遇见你》改编成《因为遇见你2018版》作为顾长卫电影《遇见你真好》片尾曲发布。5月14日，出席戛纳电影节，红毯着装入选“2018年戛纳电影节最佳红毯着装”。参演好莱坞电影《极限特工4》。6月28日，为QQ会员18周年献唱的主题曲《做我自己》发布。8月16日，录制《开学第一课》。9月29日，于纽约为美国职棒大联盟MLB比赛开球，是中国内地首位为MLB开球的明星。10月30日，作为Line Friends全球首席创造官创造的卡通形象ROY6的英文主题曲《Will You》发布。11月17日，王源BORNFREE“生而自由 爱而无畏”十八岁演唱会在重庆举办，首唱参与作词作曲的单曲《天使》献给粉丝。同年，个人作词单曲《一样》和《我的童年》《孤注》《我不知道》相继发布。12月23日，荣获“微博2018十大影响力明星制片人”
2019年1月10日，参演的剧情片《地久天长》入围第69届柏林国际电影节主竞赛单元，王源出演叛逆少年刘星。作为表演嘉宾出席“百花迎春——中国文学艺术界2019春节大联欢”。1月28日，在《经典咏流传第二季》演唱《长歌行》。2月4日，与组合成员登中央电视台春节联欢晚会表演歌曲《我们都是追梦人》。3月12日，加盟爱奇艺自制S+级华语唱作人生态挑战节目《我是唱作人》上半赛季，献唱五首个人作词作曲原创歌曲。7月30日，首张个人专辑《源》以个人作词作曲同名主打曲《源》发布陆续发行。8月31日，首场由王源监制策划的演唱会“2019「源」演唱会”在南京举办。11月20日，王源出席联合国大会发表中文演讲。12月31日，随组合成员参加《2019-2020湖南卫视跨年演唱会》。
2020年1月9日，个人纪录短片《没有哪个夏天像今年一样》播出；1月24日，登CCTV春节联欢晚会上与张韶涵等表演歌舞《再次相约二十年》；1月30日，王源与欧阳娜娜领衔主演的玄幻传奇古装剧《北灵少年志之大主宰》在爱奇艺播出，出演少年牧尘5月3日，王源参演中国青年报社联合湖南卫视主办的城市接力唱演秀《青春万岁——五四接力大直播》；5月4日，中央广播电视总台文艺节目中心守正创新推出《奋斗的青春最美丽——2020年五·四青年节特别节目》，王源与韩雪等共同演唱《天使的身影》；5月9日相信未来义演第三场正式上线，王源、黄明昊等33组艺人开唱；6月1日，中央广播电视总台《我们的节日》主题六一晚会上，王源与关晓彤、鞠婧祎和阿云嘎通过“云录制”和动画影像方式，为孩子们带来《动漫歌曲联唱》；6月17日，王源参加东方卫视“618超级秀”，演唱《易碎的吻》和《滚烫的青春》；6月25日，王源登上《经典咏流传》的舞台，创新演绎陶渊明的《读山海经》。
6月27日，在教育部学生司、人民日报新媒体中心、电影频道融媒体中心与微博联合主办的“未来你好——毕业歌2020”云演唱会上，王源与重庆大学毕业生共同演绎《滚烫的青春》。7月，发布EP《肆百击》；回归组合，于8月22日举行TFBOYS“日光旅行”七周年演唱会。9月25日，王源作为明星嘉宾助阵纪实真人秀《很高兴认识你》；9月30日，随组合参加2020央视国庆晚会《“中国梦·祖国颂”——2020国庆特别节目》；10月1日，参加2020年中央广播电视总台中秋晚会，演唱歌曲《说唱百家姓》，参演电影《我和我的家乡》，饰演农村教师小韩；10月25日，参加东方卫视代际潮音竞演综艺《中国梦之声·我们的歌第二季》；12月4日，主演的爵迹系列第二部电影《冷血狂宴》在腾讯视频播出12月12日，由中央广播电视总台央视综合频道联合央视创造传媒、中国国家话剧院共同推出的大型文化节目《故事里的中国》第二季播出第八期，王源饰演青年聂耳；12月27日，随组合TFBOYS创下“单一平台最多人同时在线观看的付费演唱会”吉尼斯世界纪录；12月31日，参与央视跨年盛典和《江苏卫视2021跨年演唱会》。
2021年1月11日，担任北京台春晚代言人；1月26日，上线歌曲《答案》。1月29日，参加中央广播电视总台首届《中国歌曲TOP排行榜》颁奖晚会，与常石磊一起演唱《离家的人才会想听的故事》 ；2月，登央视春晚舞台，与黄渤共同演唱歌曲《过去了》。2月11日，参加《2021年中央广播电视总台春节联欢晚会》，与月亮姐姐表演少年歌舞《听我说》。2月28日，获得2020新浪微博之夜微博年度先锋原创歌手。3月17日，为电影《我的姐姐》演唱主题曲《姐姐》上线；4月8日，与王铮亮、那英、郁可唯、周深、周笔畅等共同演唱系列短剧《理想照耀中国》主题曲《理想》；4月23日，加盟湖南卫视新世代音乐演出生态秀《谁是宝藏歌手》，担任推荐人；5月4日，参加《奋斗正青春——2021年五四青年节特别节目》，与“华彩少年团”共同演唱歌曲《破浪》；5月14日，参演电影《1921》发布海报，王源饰演邓小平。
5月23日，以“青春召集人”参与录制的庆祝建党百年特别节目《28岁的你》播出； 6月16日，王源2021创作的专辑《夏野了》的单曲《流星也为你落下来了》《一些悲伤又美好的事》上线，两首歌王源都参与了词曲创作，其中《一些悲伤又美好的事》词曲由王源独立创作，他还担任了编曲和制作人；7月，参加爱奇艺出品的潮流社交游戏体验真人秀《奇异剧本鲨》，与魏大勋、金靖等人组成“鲨鱼车队”；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，演唱歌曲《与我同行》；8月14日，以“风云教师团”加盟的原创音乐综艺《明日创作计划》播出；9月21日，参加《2021大湾区中秋电影音乐晚会》，独唱《流动的青春》。
10月15日，参加《抖音美好奇妙夜》。10月31日，参加由北京广播电视台和京东联合出品的“京东11.11沸腾之夜——美好时代直播盛典”。11月20日，联合国儿童基金会在官方微博发布消息，由王源创作的世界儿童日主题曲《在未来》已经上线。12月7日，为电影《穿过寒冬拥抱你》演唱的主题曲《穿过寒冬拥抱你》发布，王源也参与了该歌曲的词曲创作。 12月24日，王源加盟电视剧《灿烂！灿烂！》，担任特邀主演和音乐策划，在剧中饰演青云中学高三（14）班学生“高远”一角。12月31日，参加《启航2022——中央广播电视总台跨年晚会》和湖南卫视跨年晚会。
2022年1月30日，加盟湖南卫视“2022知乎答案奇遇夜”。1月31日，参加《2022年中央广播电视总台春节联欢晚会》，并与任嘉伦、宋茜、吉克隽逸演唱歌曲《真爱起舞》。特邀主演青春剧《灿烂！灿烂！》饰演高中生高远，并担任音乐策划。4月24日晚上19时，王源《夏野了》2022限定Mini Live上线，QQ音乐、酷狗音乐、酷我音乐、全民K歌四大平台联合播出。5月，参与录制芒果TV、TVB和湖南卫视联合推出的港乐竞演类音综节目《声生不息》。6月27日，参加《微博唱响未来毕业派对》。
