2013年出演灾难电影《救火英雄》，获澳门国际电影节最佳男配角奖项。2014年其主演的古装玄幻爱情剧《古剑奇谭》在湖南卫视钻石独播剧场开播，在剧中他饰演大师兄陵越一角，并因此被内地观众熟知。

　　同年，其凭借励志喜剧电影《男人不可以穷》，获得英国万像国际华语电影节最佳青年男演员奖。并在2014国剧盛典上获得“2014年度最受欢迎全能艺人”以及“2014年度电视剧媒体最期待演员”两个奖项。2016年主演的电视剧《蜀山战纪之剑侠传奇》播出。

　　2003年，陈伟霆因参加全球华人新秀香港区选拔赛，获得“金咪大奖”、“劲舞台风演绎奖”及“自我才华表演奖”，随即进入演艺圈并签约英皇娱乐。

　　2006年，6月陈伟霆以新成员身份与张致恒、麦子豪组成Sun Boy'z组合，开始建立跳舞歌手的形象。

　　2008年，4月Sun Boy'z组合正式解散;9月推出个人首张音乐专辑《Will Power》，凭借该专辑陈伟霆获香港十大劲歌金曲颁奖礼“最受欢迎男新人金奖”、香港十大中文金曲“最有前途新人金奖”。