2009年，参加“雪碧•飞扬新声名师高徒”山东赛区比赛，最终进入青岛赛区3强，并闯入决赛。

2010年1月，参加《先声夺金，唱响亚运》歌手挑战赛全国总决赛，止步五强，并获得“优秀亚运歌手”称号。之后参加广东电视台珠江频道《虎年群星耀珠江》春节联欢晚会演出；5月，通过湖南卫视节目《快乐男声》的海选，获得迅雷网络直通区5强，从而进入全国300强；6月，在突围赛中被淘汰，之后入围“快乐天团”候选名单。

2011年2月，参加山东卫视网络春晚，与王亚飞、王浩亦合唱歌曲《This is Love》。同年参加《中韩造星计划选拔赛》，之后加入中韩组合并担任队长、领舞和Rapper数职，后因不名原因退出。

2014年，从韩国学习回来的任嘉伦被选为古装断案剧《通天狄仁杰》的男主角，在剧中饰演外表潇洒不羁，内里率真侠义的一代神判狄仁杰，这是任嘉伦的第一部电视剧作品。

2016年1月，出演根据小说《诛仙》改编仙侠玄幻剧《青云志》，在剧中饰演狐仙六尾，为了救母亲九尾，偷取焚香谷的玄火鉴，被九寒凝冰刺所伤，最终与三尾殉情而死；7月，与景甜共同主演古代传奇剧《大唐荣耀》，在剧中饰演霸气多情的广平王李俶，“鲜衣怒马少年郎”的形象令观众留下了深刻的印象；10月24日，出演的犯罪悬疑网络剧《美人为馅》登陆爱奇艺首播，在剧中饰演真人CS成员之一张慕涵。

2017年1月，搭档杨紫主演青春神话剧《天乩之白蛇传说》，在剧中饰演药师谷谷主许宣。 ；5月8日，参演的《龙珠传奇之无间道》在北京卫视和安徽卫视联合播出；6月，主演献礼香港回归20周年的热血谍战剧《秋蝉》，并献唱片尾曲《分身》 ；参加浙江卫视户外竞技真人秀节目《奔跑吧》；10月29日获第四届“文荣奖”最佳男主角。

2018年4月，获得中国文娱大数据发布盛典年度最具商业价值潜力男艺人奖；7月，搭档张钧甯主演新时代缉毒剧《不说再见》，在剧中饰演集勇气和智慧为一体的卧底精英刘远文 ；12月，发布个人首支单曲《Dreamers Never Sleep》及舞蹈练习室版视频；同月，获得芭莎珠宝十周年晚宴最具人气珠宝明星。

2019年2月，参加北京卫视元宵晚会，搭档蒋梦婕演唱《花好月圆夜》；10月14日，主演的消防救援剧《蓝焰突击》杀青；12月28日，主演的电视剧《锦衣之下》开播，在剧中饰演锦衣卫陆绎。

2020年5月23日，加盟东方卫视全民舞蹈励志综艺节目《舞者》，担任舞蹈领队。6月18日，与张慧雯、李艺彤、郭昊钧主演的古装剧《暮白首》播出 。