2013年6月29日，快乐男声长沙唱区十强决选现场，华晨宇凭借原创的《无字歌》全票晋级长沙唱区10强，也因此被称为“火星弟弟”。9月27日，华晨宇以1606的总分夺得2013快乐男声全国总冠军，签约天娱传媒。同年9月，首支个人单曲《我和我》曝光，收录于2013快男合辑《追梦敢不敢》。2013年11月2日-2014年3月15日，2013快乐男声全国巡回演唱会先后在北京、上海、杭州等11大城市举办。2013年11月16日-2014年1月18日，代表湖南卫视参加2013直通春晚，并成为首位获得2014央视马年春晚邀请函的选手。

2014年1月30日，首登央视春晚舞台并献唱《在那遥远的地方》。

1月31日，在2014北京卫视春晚演唱《We are young》。4月，加盟湖南卫视明星户外旅行真人秀节目《花儿与少年》 ，节目首播收视率即夺得同时段冠军。6月28日，华晨宇2014火星演唱会开票，1分32秒售罄，多方协商后决定加场。6月，为世界级男性杂志《智族GQ》七月号拍片并接受专访。9月6日至7日，华晨宇2014“火星”演唱会在北京万事达中心连开两场。9月6日，QQ音乐与芒果TV同步直播火星演唱会，开创明星演唱会O2O多屏直播互动模式新纪元，创多个行业新纪录。9月19日，华晨宇首专《卡西莫多的礼物》内地及海外版同步发行 。专辑曲风多样，以第一人称“我”来叙述，讲述“我”对于自己、对于世界的感受。专辑内地版登京东年度音乐销量榜第一，海外版发行后在台湾五大唱片榜蝉联冠军。11月24日，《HI歌》第四期播出，华晨宇演绎的《春》广受好评并最终成为年度Hi歌。

2015年1月1日，加盟辽宁卫视新年欢唱会并献唱。2月8日（洛杉矶当地时间），受Billboard邀请作为VIP观礼嘉宾出席第57届格莱美颁奖典礼。2月17日，参加辽宁卫视春晚。4月27日，原创的人声实验作品《癌》全网上线 。5月11日，2015福布斯中国名人榜公布，华晨宇首次上榜，综合排名91。 [30]  5月23日，火星演唱会8月1日场在大麦正式开票，当天在线人数达16万人，仅35秒即抢空，创线上售票新纪录，后追加两场。7月31日—8月2日，2015火星演唱会在上海大舞台连开三场，成为内地新声代第一人。8月1日，演唱会在腾讯视频和芒果TV线上直播，腾讯视频预约人数超20万，直播在线观看人数达264万，再创线上直播新纪录。9月27日，受邀参加央视中秋晚会。10月28日，第二张专辑《异类》实体专辑在京东开启限量预售，上架仅一天，夺下销量日榜，周榜，月榜冠军。11月7日，首张数字专辑预售上线8分钟突破10万销量记录。11月13日，国内首档音乐游学类真人秀《唱游天下》开播。12月18日，《异类》在海外各大数字音乐平台上线。12月22日，《异类》海外版正式上架。12月31日，加盟湖南卫视跨年晚会。

2016年1月7日，出席2015新浪微博之夜，斩获年度最受欢迎男歌手及2015《H》亚洲新歌榜冠军王两项大奖。1月8日，加盟《郎朗的天空》新春国际音乐盛典，并于2月1日在辽宁卫视播出。2月8日，在北京春晚献唱《写给未来的孩子》。3月4日，在《王牌对王牌》第六期改编的《菠萝菠萝蜜》广受好评。3月7日，为电影《睡在我上铺的兄弟》献唱的插曲《横冲直撞》发布。4月7日，为《火星情报局》献唱同名主题曲。4月9日，作为代言人出席第十六届音乐风云榜，获年度最佳专辑演唱和年度最佳偶像两项大奖。5月8日，出席北京大学生电影节，首唱《横冲直撞》。7月1日，加盟《奔跑吧兄弟》第四季最后一期。7月2日，2016火星演唱会开启，北京站在乐视体育生态中心举办，成为内地新声代首位开四面台的歌手。8月21日上海站，9月16日深圳站，在乐视视频开启同步直播，总观看人数突破430万。7月8日，为电影《使徒行者》献唱主题曲《Here We Are》。9月27日，出席亚洲新歌榜2016年度盛典，揽获最佳男歌手奖。10月16日，东方卫视《天籁之战》首播，华晨宇作为明星导师接受素人挑战，在节目中改编的《我的滑板鞋2016》被收录到第三张专辑。12月2日，获2016MAMA亚洲最佳艺人（中国区）奖。12月18日，获网易有态度人物盛典年度最有态度燃爆唱将。12月21日，出席2016优酷盛典，揽获年度突破艺人和微博加油榜·年轻的选择两项大奖。

2017年1月1日，献唱2016国剧盛典。3月14日，三专《H》京东限《寻》量发行。3月23日，六神公布华晨宇成为品牌形象代言人。4月17日，为《花儿与少年第三季》创作的主题曲《寻》正式发布。5月1日，加盟上海草莓音乐节。6月2日，电影《悟空传》主题曲《齐天》曝光，由华晨宇创作并演唱。6月3日，再次参加户外旅行真人秀节目《旅途的花样》。6月10日，华晨宇担任导师的《明日之子》在腾讯视频开播。7月8日，作为代言人出席珠江纯生“生·非凡”生啤酒派对。7月13日，雅诗兰黛确认华晨宇为其品牌大使。9月27日，为王者荣耀创作鲁班七号角色主题曲《智商二五零》。10月13日-14日，2017火星演唱会在北京五棵松体育馆连开两场。10月15日，《天籁之战》第二季开播。11月25日，接受素人挑战将游戏BGM改编为《代号魂斗罗》 。

2018年2月，作为首位补位歌手加盟《歌手2018》，并获总决赛亚军。6月，作为代言人出席三星新品发布会。6月30日，再次出任《明日之子第二季》星推官。6月23日，2018鸟巢演唱会开票，1分56秒售罄，随即宣布加场，加场门票以2分58秒的速度再次秒空。8月29日，《斗破苍穹》主题曲《寒鸦少年》全网发布。8月29日，获2018华人歌曲音乐盛典“华人杰出青年歌手”奖。9月8日—9日，成为首位在鸟巢体育场连开两场个人演唱会的歌手。

2019年2月1日，担任浙江卫视《王牌对王牌第四季》固定MC。6月8日，作为表演嘉宾助阵《创造营2019》总决赛。6月15日，担任《明日之子水晶时代》的“明日星推官”。7月28日，加盟《极限挑战》第五季公益演唱会。10月28日，华晨宇出道六年来创作的第一首对唱歌曲《与火星的孩子对话》正式发布。11月15-17日，华晨宇火星演唱会在海口五源河体育场连开3场。