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

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

9月24日，随X玖少年团推出同名数字专辑《X玖》，收录了《以己之名》、《B.O.Y.S》、《永字八法》和《Be A Man》四首歌曲

9月28日，参加X玖少年团出道发布会，同时以主唱担当的身份正式出道

9月29日，主演的校园星座超能力网络剧《超星星学园》在腾讯上线，在剧中饰演男主角方天择，拥有着双子座分身的超能力。并凭方天择一角获得“腾讯视频星光大赏年度新锐电视剧男演员奖”提名。

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，饰演经营代代相传的摄影店的梁老板。

12月31日，在江苏卫视“17聚幸福”跨年演唱会上表演组合歌曲《B.O.Y.S》

1月，在东方古装玄幻剧《斗破苍穹》中，肖战饰演冷静沉稳的林修崖，是迦南学院内院的高手；此外，这也是肖战首次挑战古装剧。

2月18日，随X玖少年团录制的嘉宾访谈游戏综艺节目《快乐大本营》在湖南卫视播出；在节目中，肖战更与谢娜表演了一段浪漫求婚记。

4月2日，随组合在上海举行以“以己之名”为主题的演唱会

9月，出演由哇唧唧哇与企鹅影视联合出品的古装言情偶像剧《哦！我的皇帝陛下》，在剧中饰演清眸拓墨、出尘绝世的水瓶座星主北堂墨染

12月31日，再度加盟江苏卫视“2018让幸福照亮你”跨年演唱会，串烧表演《乱世巨星》和《We Want What We Want》

1月，随组合发布第二张专辑《Keep Online》，专辑收录《We Want What We Want》、《永不下线的，才算爱吗》和《Big Show》等歌曲

1月，参演由袁锦麟自编自导的悬疑动作片《素人特工》

2月15日，随组合参加的以“喜到福到好运到”为主题的《春晚倒计时》在中央电视台综艺频道播出，在节目中表演《新年快乐》

2月16日，参演的东方魔幻冒险喜剧片《捉妖记2》在中国内地上映，在片中饰演了永宁村少妖团成员之一

2月，随剧组《捉妖记2》参与录制的室内竞技真人秀节目《王牌对王牌第三季》在浙江卫视播出

2月17日，随组合参与录制的由中华全国体育总会主办的节目《奔跑吧，新时代——2018体育嘉年华》在东方卫视首播，在节目中与张常宁和雷声合唱歌曲《我要上奥运》

4月24日，演唱的偶像剧《哦！我的皇帝陛下》片头曲《我想给你》MV上线

4月25日，参演的电视剧《哦！我的皇帝陛下》播出。[25]5月9日，发行单曲《信号 Signal》。

5月23日，主演的古装爱情偶像剧《哦！我的皇帝陛下2》播出

6月9日，发行单曲《我就是这种女孩 (Live)》

9月3日，主演的奇幻励志青春成长剧《斗破苍穹》在湖南卫视青春进行时剧场播出

10月5日，发行单曲《满足》

10月9日，在由中国青年报、中青在线联合酷我音乐联合出品的青年阅读分享类音频节目《榜样阅读》中朗读周国平先生的文章《自己的园地》

6月27日，主演的电视剧《陈情令》播出，在剧中饰演魏无羡。

7月12日，参演的电影《素人特工》在中国上映

7月28日，参加综艺节目《天天向上》

8月10日，参加综艺节目《快乐大本营》

8月，参演电视剧《余生，请多指教》，在剧中饰演顾魏

9月13日，主演的电影《诛仙Ⅰ》在中国大陆上映，在剧中饰演张小凡

9月12日，发行单曲《问少年》

9月，加盟综艺节目《中国梦之声—我们的歌》

9月28日，参加的综艺节目《Z世代青年说》播出

9月29日，宣布成立个人工作室

9月30日，与李谷一、张英席等十五位文艺工作者合作录制的献礼音乐影像作品《我和我的祖国》MV及音频在全网平台同步上线。

10月，加盟综艺节目《爱思不Si》

10月4日，由肖战演唱的献礼歌曲《我的中国心》发布，该歌曲收录于献礼音乐专辑《青春为祖国歌唱》。同时，参与录制的国庆特别节目《我爱你中国》在中央电视台音乐频道播出，并在节目中演唱《我的中国心》 。

10月16日，第六届“中国电视好演员”启动仪式暨发布会在京举行，肖战凭魏无羡一角入围推荐网剧男演员名单

10月19日，在美好奇妙夜浙江卫视秋季盛典演唱JS歌曲《你是此生最美的风景》。

10月21日，与宋祖儿合唱的歌曲《最好的夏天》发布，该歌曲收录于献礼音乐专辑《青春为祖国唱歌》

10月27日，参加的综艺节目《中国梦之声·我们的歌》在东方卫视播出

11月，演唱电影《两只老虎》同名推广曲《两只老虎》MV上线

11月26日，参演的电视剧《庆余年》在腾讯视频和爱奇艺播出，在剧中饰演言冰云。

11月29日，发行单曲《余年》。

12月，参演2019最美表演短片《家规》

12月6日，获2020“尖叫之夜”盛典年度飞跃人气演员奖

12月10日，获第26届华鼎奖中国百强电视剧最佳新锐演员奖

12月19日，发行单曲《沧海一声笑》

12月20日，确定担任2020年北京台春晚代言人

1月8日，参演2019最美表演短片《买耳朵》。

1月8日，获我是头条·2019今日头条年度盛典年度最受关注男明星奖

1月11日，获2019微博之夜微博KING和微博年度热度人物奖

1月24日，参加2020年中央电视台春节联欢晚会，表演小品《喜欢你喜欢我》

1月26日，参加综艺节目《经典咏流传》

1月31日，参加的综艺节目《明星大侦探》在芒果TV播出

2月2日，发行合唱单曲《坚信爱会赢》

2月8日，发行合唱单曲《岁岁平安》

4月13日，发布公益歌曲《红梅赞》

4月25日，发行单曲《光点》

9月17日，参演的电视剧《最美逆行者》定档在央视综合频道播出，在剧中饰演蔡丁

9月，参演电视剧《王牌部队》

11月19日，主演的电视剧《狼殿下》定档在腾讯视频、爱奇艺和优酷播出，在剧中饰演疾冲

12月5日，参加的综艺节目《演员请就位第二季》总决赛定档在腾讯视频播出