2012年，鄧倫被瓊瑤選定，參演李晟、張睿主演的青春愛情勵志電視劇《花非花霧非霧》，飾演暗戀白夢華的同事徐浩，與楊紫飾演的白夢華被稱為“完美戀人”。
2013年10月，與海陸、邱澤合作的愛情偶像電視劇《超級灰姑娘》殺青，鄧倫在劇中飾演杜齊花的弟弟杜齊天一角。
2014年3月，再次與李晟合作，參演民國電視劇《新京華煙雲》，飾演姚木蘭的弟弟姚迪非。同年，鄧倫還參演了都市情感喜劇《愛情上上籤》，飾演長相白淨、性格靦腆、不善社交的工商管理專業畢業生孫小飛，這是鄧倫首次作為男一號出演電視劇。
2015年鄧倫與朱丹合作出演《待嫁老爸》，飾演的蘇達與朱丹飾演的蘇簡是同父異母的姐弟，為幫助姐姐獲得真愛，蘇達一路為姐姐保駕護航。
2015年出演《封神》，在劇中飾演狐妖。 同年參與拍攝《白鹿原》，在劇中飾演鹿兆海。
2016年出演都市青春偶像劇《十五年等待候鳥》， 鄧倫飾演原著中人氣極高的高冷系男神柳千仁，對孫怡飾演的女主角黎璃由恨生愛，開啟了一段長達十五年的暗戀故事。參演電視劇《燃情大地》正在上海等地拍攝中。主演電視劇《因為遇見你》 。參演勵志偶像劇《畢業季》 。
2017年1月，與吳磊、林允合作主演古裝武俠劇《鬥破蒼穹》 2月，主演民國情感劇《海棠經雨胭脂透》 3月，與孫怡三度合作主演的都市情感勵志劇《因為遇見你》播出 ，在劇中飾演逗痞浪蕩卻是身負正義與責任的律師李雲愷4月，確定主演古裝神話劇《香蜜沉沉燼如霜》，在劇中飾演天帝之子旭鳳。
近日，因在新上映的《歡樂頌2》中和劇中的關雎爾組成一對高顏值CP，而受到大家的廣泛關注。
