2012年，出演中国首部以非物质文化遗产昆仑神话为主题的原创音乐剧《昆仑神话》，饰演索朗、盘古；同年，主演田沁鑫导演的原创音乐剧《天桥》，饰演男主角林鹏飞。2013年，荣获第三届“青歌赛-内蒙古赛区”通俗唱法一等奖，从而正式进入演艺圈；同年，参演音乐剧《纳斯尔丁·阿凡提》。

2014年，获得全国声乐比赛“文华奖”流行组三等奖；随后，参加安徽卫视男性励志成长真人秀节目《超级先生》，获得全国总决赛冠军；9月30日-10月2日，参演的《纳斯尔丁·阿凡提》在北京海淀剧院、10月16日-19日人民大学如论讲堂上演；同年，参加CCTV-3音乐真人秀节目《中国正在听》，获得全国总决赛季军。

2015年1月，参加“艾基木群星演唱会”；5月15日，参加“唱响北京演艺集团五月演出季”；6月，推出个人单曲《感谢》；12月31日，在鄂尔多斯举行阿云嘎“雷神归来”演唱会，这是他出道以来的首场个人演唱会；同年，参演歌舞剧《传奇》、情景歌汇《歌声中的历史》；参加“ “明天会更好”、“心连心”等公益及慰问演出。

2016年2月，参加中央电视台春节联欢晚会，演唱蒙古族歌曲《圆顶帽子》并表演歌舞节目《在你伟大的怀抱里》；随后，参加中央电视台星光璀璨演唱会，与王紫凝合唱歌曲《一想到你呀》；7月，参加湖南卫视音乐互动类节目《我想和你唱》的录制；8月，在第五届全国少数民族文艺会演开幕式中表演蒙古族传统歌舞《骏马归来》；同年，出演个人首部网络剧《器灵》饰演天工会会长林晨玉；12月10日，推出个人首张专辑《希拉草原》；12月24日-25日，与扎西顿珠在北京民族剧院举行“双雄对决演唱会”；同年，参加“寻找心中的牧场”、“多彩中华”等慈善、走基层演出，并献唱”花开四季”乌兰图雅演唱会。

2017年4月，在原创音乐剧《阿尔兹记忆的爱情》中饰演男主角吴智哲；8月，在音乐剧《我的遗愿清单》中饰演男主角杨晓宇；10月14日，在CCTV-15歌曲打榜类节目《全球中文音乐榜上榜》中，以一首《蒙古香》获得10月第二期冠军；11月，参加内蒙古卫视文化旅行体验真人秀节目《嘿！马上出发》的录制；12月11日，阿云嘎《纵情歌唱》个人专场演唱会在CCTV-15播出；同年，参加第十三届全运会闭幕式表演；随后，参加第26届中国金鸡百花电影节闭幕式表演，献唱《牧歌》；参加《激扬青春梦》“五月的鲜花”全国大中学生文艺会演；随后，在中俄艺术家大联欢晚会上表演蒙古族歌舞《骏马归来》。

2018年2月25日，参加中央电视台音乐频道《记住经典》节目，演唱内蒙古科尔沁民歌《诺恩吉雅》；3月25日，阿云嘎《巅峰音乐会》个人专场在CCTV-15播出；8月，出席“手写的流年”音乐会，与喻越越共同演唱歌曲《千百年后谁还记得谁》；随后，参演康洪雷执导的电视剧《父亲的草原母亲的河》，饰演宣传队队长纳木海；同年，参加湖南卫视原创新形态声乐演唱节目《声入人心》，并率先取得“年度首席”席位；11月，演唱北京市朝阳区推出的首支运河原创歌曲《萧太后河》；12月31日，参加湖南卫视跨年晚会。

2019年2月，参加江西卫视春节联欢晚会，演唱歌曲《杜鹃深处》；2月4日，参加中央电视台春节联欢晚会，与曹芙嘉、弦子、聚来提、昂萨共同演唱歌曲《同心共筑中国梦》；2月5日，参加湖南卫视“全球华侨华人春节大联欢”晚会；随后，作为专家团推选的踢馆歌手“声入人心男团”成员参加湖南卫视音乐竞技节目《歌手2019》，最终取得总决赛季军；2月19日，参加湖南卫视元宵喜乐会；3月，参加CCTV-1文化音乐节目《经典咏流传第二季》，演唱歌曲《相聚的路虽遥远》；4月25日，被评选为LikeTCCAsia中国区最美100张新面孔第63位；4月27日，参加第二届“一带一路“国际合作高峰论坛文艺演出，演唱《踏浪同歌》组曲第一单元歌曲《怎样》；5月10日，参加北京演艺集团成立十周年活动启动仪式并演唱歌曲《我心所向》；5月14日，为电影《双生》演唱同名宣传曲；5月31日 ，由阿云嘎演唱的电视剧《九州缥缈录》主题曲《秣马》发布；7月2日，参加腾讯视频全明星篮球竞技真人秀节目“超级企鹅联盟Super3:星斗场”；8月7日，参加CCTV-3七夕特别节目《天下有情人》并演唱歌曲《大船》；8月29日，与李琦合唱的爱国歌曲《守梦人》上线；9月8日，参加第十一届全国少数民族传统体育运动会并献唱《骏马归来》；9月23日，为电视剧《光荣时代》献唱主题曲《光荣》；9月29日，参加庆祝中华人民共和国成立70周年文艺晚会《奋斗吧 中华儿女》，与谢晓东合唱《故乡的云》；10月4日至7日，在“中国大戏院国际戏剧邀请展”闭幕大戏，由英国导演大卫·萨科执导的莎士比亚戏剧《威尼斯商人》全球首演中饰演安东尼；10月4日，参加“中国歌曲大会国庆盛典”；11月15日，为电影《大约在冬季》献唱片尾曲《没有你的冬季》；11月17日，参加东方卫视首档代际潮音竞演综艺节目《中国梦之声·我们的歌》；11月19日，参加第28届中国金鸡百花电影节开幕式，与郑恺、张英席等共同献唱歌曲《扬起的帆》；12月17日，获得凤凰网时尚之选2019年度“时尚音乐先锋”奖；12月20日，为电视剧《精英律师》演唱的片头曲《当代诗人》上线。

2020年1月13日，为影视剧《将夜2》演唱的主题曲《风之旅人》上线；参加音乐剧《变身怪医》中文版发布会，此剧将于7月30日至8月16日在上海大剧院上演，并由此开始全国九个城市的巡演；1月14日，为影视剧《新世界》献唱的主题曲《要告诉你一件事情》上线；1月24日，在2020年中央广播电视总台春节联欢晚会上与李光羲、蒋大为等表演歌舞《亲爱的中国》；4月24日，为网络电影《倩女幽魂:人间情》献唱的同名主题曲MV正式发布；5月20日，参加北京演艺集团在北京歌剧舞剧院举办的首届线上演出季“喜欢你-520京演奇妙夜”晚会并献唱歌曲《家》；5月22日，参加由中国文学艺术界联合会主办的《坚信爱会赢-文艺界“以艺战疫”5·23特别节目》与歌手张也共同献唱歌曲《和祖国在一起》；6月16日，参加江苏卫视天猫618超级晚活动，与张继科、任嘉伦共同演唱歌曲《喜欢你》和《开门见山》；6月22日，与郁可唯共同为古装仙侠剧《琉璃美人煞》演唱的片尾曲《情人咒》正式发布；6月27日，参加由教育部学生司、教育部新闻办和人民日报社新媒体中心等联合举办的“未来你好”毕业歌2020云演唱会；6月28日，参加东方卫视《极限挑战》第六季的节目录制；7月19日，荣获第27届《东方风云榜》音乐盛典年度跨界歌手奖；7月23日，发布个人首张华语音乐剧概念专辑《不朽的·THE ART》，2分钟达成双白金唱片认证并夺下酷狗专辑畅销榜日榜、周榜双冠军；7月29日，首次参演喜马拉雅音乐有声剧《歌剧魅影》，饰演子爵拉乌尔；8月15日，参加的明星亲海探索综艺《完美的夏天》在东方卫视播出；8月28日，参加“和你在一起”北京市文联成立70周年主题演出，与张也共同演唱歌曲《和祖国在一起》；9月4日，以助阵嘉宾身份参与《乘风破浪的姐姐》成团之夜。9月17日，为首部抗疫题材电视剧《最美逆行者》献唱推广主题曲《人民至上》；9月28日，为话剧《上甘岭》献唱的主题曲《我的祖国》上线，这是70年来首次出现为词曲作者家属认可的男声版本；9月28日至30日，二十位国家一级演员，十三大戏曲院团，携手戏曲文化体验官阿云嘎，“云”游我国现存最大古戏楼德和园大戏楼，阿云嘎以体验官身份联合京剧梅派第四代传人巴特尔合作演绎“蒙古汉子”版《贵妃醉酒》；9月30日，参加2020央视国庆晚会《“中国梦·祖国颂”——2020国庆特别节目》，独唱歌曲《人民至上》；10月19日，在第13届中国金鹰电视艺术节闭幕式上压轴献唱《我的祖国》；12月24日，在献礼建党100周年中文原创音乐剧《在远方》中饰演男主角姚远；12月31日，参加央视跨年晚会《启航2021——中央广播电视总台跨年盛典》；12月31日，参加2021东方卫视跨年晚会并三次登台演唱歌曲。

2021年2月11日，参加《2021年中央广播电视总台春节联欢晚会》，与韩雪、袁娅维、王俊凯演唱歌曲《瑞雪平安图》；2月12日，参加《2021年北京广播电视台春节联欢晚会》，演绎歌舞节目《你的笑脸》；2月26日，参加《2021年中央广播电视总台元宵晚会》，与廖昌永、蔡程昱演唱歌曲《百年》。4月13日，阿云嘎在微博发文表示成为北舞特聘教师。7月1日，参加的庆祝中国共产党成立100周年文艺演出《伟大征程》播出，演唱《青春啊青春》。