2015年6月，才艺养成励志节目《燃烧吧少年》通过肖战大学老师给予的联系方式找到肖战，邀请他参与节目；肖战觉得可以尝试，于是参加训练营成为天娱练习生；经过节目组不断淘汰，肖战成为16名选手之一参与录制《燃烧吧少年》节目 。2015年11月21日，《燃烧吧少年》节目在浙江卫视播出 。同期与其他选手录制由腾讯视频出品的直播节目《少年频道》 。12月26日，爱情微电影《十八岁》在浙江卫视播出，在片中肖战饰演一名照顾失明女孩的男生 。12月31日，肖战登上浙江卫视“奔跑吧2016”跨年演唱会，与队友串烧表演林俊杰歌曲《冻结》并演唱节目主题曲《Be a Man》；这是肖战首次公开亮相舞台 。2016年1月，参与拍摄以自救为主题的公益短片。2月6日《燃烧吧少年》最后一期总决赛播出，肖战与队友最终以总分476分惜败于李宇春战队 。3月，肖战入围第十六届音乐风云榜年度盛典最受欢迎新偶像候选名单。4月6日，肖战出席校园星座超能力网络剧《超星星学园》的女主角总决选暨开机发布会，并在剧中饰演男主角方天择，拥有着双子座分身的超能力 。9月19日，肖战作为男子唱跳组合“X玖少年团”成员身份的个人预告片正式发布 。9月24日零点，随X玖少年团推出同名数字专辑《X玖》中的首支单曲《以己之名》，仅一分钟累计购买量突破一万 。9月28日，参加X玖少年团出道发布会，与队友首次现场表演单曲《以己之名》，同时以主唱担当身份正式出道 。10月31日，随X玖少年团出席《超星星学园》杭州校园见面会 。11月06日，参加首届粉丝嘉年华年度盛典演唱《以己之名》，并随X玖少年团获得明星势力榜年度新人团体奖项 。11月09日，推出同名组合数字专辑《X玖》中的第二支单曲《B.O.Y.S》 。11月16日，穿越言情剧《相爱穿梭千年2：月光下的交换》在湖南卫视播出，在剧中肖战友情客串梁老板，经营着代代相传的摄影店 。11月19日，组合网络综艺《X玖少年频道》在腾讯视频上线 。