2017年因出演电视剧《因为遇见你》中的律师李云恺一角而打开知名度[6]。同年，邓伦迎来多部重要作品与角色，先后在《欢乐颂2》中饰演了摇滚青年谢童，与乔欣饰演的关雎尔上演叛逆爱情[7]；在《白鹿原》中饰演鹿子霖次子、国民革命军团长鹿兆海[8]；在《楚乔传》中饰演命运多舛的南梁太子萧策[9]。因在这三部影视剧中成功塑造了不同的人物形象，他获得了2017国剧盛典年度新晋男演员奖和2017微博电视影响力盛典年度突破艺人奖[10][11][12]。 2018年，邓伦主演的古装仙侠剧《香蜜沉沉烬如霜》播出，他因饰演火神旭凤一角受到广泛关注[13][14]，并入围了 第24届华鼎奖中国古装题材最佳男演员奖[15][16]，获得2019爱奇艺尖叫之夜年度戏剧人气艺人奖[17]。同年，他还以“实习奶爸”身份参与了真人秀节目《爸爸去哪儿》第五季的录制，[18]。 2019年，邓伦首次登上央视春节联欢晚会的舞台[19]。同年，他成为真人秀节目《密室大逃脱》的常驻嘉宾，之后连续参加多季节目的录制[20][21][22]，此外，他还参与了《极限挑战》等综艺节目的录制[23][24]。2020年，邓伦首登大银幕，主演由郭敬明执导的影片《晴雅集》[25]。