2012年，邓伦被琼瑶选定，参演李晟、张睿主演的青春爱情励志电 视剧《花非花雾非雾》，饰演暗恋白梦华的同事徐浩，与杨紫饰演的白梦华被称为“完美恋人” 。2013年10月，与海陆、邱泽合作的爱情偶像电视剧《超级灰姑娘》杀青，邓伦在剧中饰演杜齐花的弟弟杜齐天一角 ；7月，与《花非花雾非雾》各主演共同参与综艺节目《快乐大本营》的录制 。2014年3月，再次与李晟合作，参演民国电视剧《新京华烟云》，饰演姚木兰的弟弟姚迪非 。同年，邓伦还参演了都市情感喜剧《爱情上上签》，饰演长相白净、性格腼腆、不善社交的工商管理专业毕业生孙小飞，这是邓伦首次作为男一号出演电视剧 。2015年邓伦与朱丹合作出演《待嫁老爸》，饰演的苏达与朱丹饰演的苏简是同父异母的姐弟，为帮助姐姐获得真爱，苏达一路为姐姐保驾护航。 2015年出演《封神》，在剧中饰演狐妖。 同年参与拍摄《白鹿原》，在剧中饰演鹿兆海。 2016年出演都市青春偶像剧《十五年等待候鸟》， 邓伦饰演原著中人气极高的高冷系男神柳千仁，对孙怡饰演的女主角黎璃由恨生爱，开启了一段长达十五年的暗恋故事。参演电视剧《燃情大地》正在上海等地拍摄中。主演电视剧《因为遇见你》 。参演励志偶像剧《毕业季》 。在古装偶像剧《特工皇妃楚乔传》中饰演李策 。在《欢乐颂2》中饰演热爱音乐的谢滨，与“五美”中的关雎尔之间有一段感情纠葛 。