2017年，参加腾讯视频选秀娱乐节目《明日之子》，最终以1400多万的粉推人气获得全国总决赛冠军，并得到了白金唱片及“最强厂牌”的称号；比赛期间，毛不易共演唱了14首原创歌曲，其中《消愁》的播放量24小时破千万、首周破亿，并在酷狗单曲畅销榜中蝉联3个月冠军；9月1日，推出首张个人现场专辑《巨星不易工作室 No.1》，收录了包括《像我这样的人》、《消愁》等在内的7首歌曲，该专辑陆续在海外各大音乐平台上架，并登上KKBOX新曲速报歌单推荐榜，他也因此正式进军海外；11月4日，以“星小编”的身份做客网易娱乐明星互动直播栏目《娱乐新鲜派》；同年，参加“明日之子2017全国巡回演唱会” ；随后，参加湖南卫视脱口秀节目《天天向上》的录制，这是他的电视综艺首秀；11月11日，推出个人原创单曲《项羽虞姬》 ；此外，他还为迪士尼电影《寻梦环游记》演唱了主题曲《请记住我》；11月23日，获得网易年度有态度大赏年度最有态度唱作歌手奖；12月3日，获得腾讯视频星光大赏年度音乐新势力奖；12月14日，推出第2张个人现场专辑《巨星不易工作室 No.2》；12月18日，为电影《卧底巨星》演唱的推广曲《感觉自己是巨星》正式上线；12月25日，为电影《无问西东》演唱的宣传曲《无问》正式上线；12月28日，获得腾讯娱乐白皮书音乐年度之星奖；12月31日，参加江苏卫视跨年演唱会，演唱了《消愁》。

2018年1月7日，获得首届金鲛奖年度十佳网络新星奖；1月11日，获得QQ兴趣部落“心赏之夜”年度“心”赏人气新星奖 ；1月18日，获得微博之夜年度音乐新力量奖；2月10日，推出个人单曲《不染》，并作为电视剧《香蜜沉沉烬如霜》的主题曲；2月26日，与迪丽热巴共同为电视剧《烈火如歌》演唱的片尾曲《浴火成诗》上线；4月13日，作为帮唱嘉宾参加湖南卫视《歌手2018》，与张韶涵合唱《花房姑娘》；随后，作为“无限唱作人”参加江苏卫视音乐唱作类真人秀节目《无限歌谣季》；5月31日，推出首张个人录音室专辑《平凡的一天》，该专辑由李健、赵兆担任制作人，上线仅15分钟单曲销量就突破了50万，1分钟内实体专辑销量突破1.8万张；7月6日，参加浙江卫视《奔跑吧第二季》“奔跑嘉年华”，与徐璐合唱歌曲《请记住我》；7月20日，由吴磊、秦昊主演的现代探险剧《沙海》首播，毛不易在剧中饰演男护士毛怼怼，这是他的首部影视剧作品；8月，他还入选了福布斯中国“30位30岁以下精英”榜（音乐领域）；8月19日，获得亚洲新歌榜年度盛典年度最佳音乐人奖；8月23日，与周深共同为电视剧《如懿传》演唱的片尾曲《梅香如故》正式上线；8月29日，获得华人歌曲音乐盛典年度最受欢迎新人奖、年度最佳创作新人奖，而歌曲《消愁》则获得年度金曲奖；9月13日，与徐佳莹共同为电视剧《天坑鹰猎》演唱的片尾曲《一江水》正式上线；9月22日，毛不易“像我这样的人”个人全国巡回演唱会首站在上海举行，并完成了个人表演生涯中的舞蹈首秀；10月8日，为电视剧《创业时代》演唱的片尾曲《从无到有》正式上线；11月29日，获得亚洲音乐盛典最具潜力男歌手奖、年度最佳唱作人奖；12月18日，获得腾讯视频星光盛典年度男歌手奖。

2019年1月20日，其个人专辑《平凡的一天》获得“硬地围炉夜·2018年度网易云音乐原创盛典”年度专辑，而歌曲《像我这样的人》则获得年度十大歌曲；2月5日，参加江苏卫视春节联欢晚会，与王梦婷合唱歌曲《一纸情书》；3月12日，加盟爱奇艺华语唱作人生态挑战节目《我是唱作人》；3月25日， 其演唱的歌曲《平凡的一天》获得第26届东方风云榜音乐盛典十大金曲奖、最佳作词奖；5月2日，参加湖南卫视“新青年 耀青春”纪念五四运动100周年文艺晚会，演唱了歌曲《奉献》；其后，作为“星推官”参加腾讯视频音乐选秀节目《明日之子水晶时代》；7月13日，参加《浙江卫视年中音乐盛典》（造乐节），其歌曲《消愁》获得华语原创十大金曲；7月28日，加盟腾讯视频星素互动音乐共创真人秀《合唱吧！300》，担任合唱发起人；9月13日，毛不易参加2019年中央广播电视总台中秋晚会，并与刘涛演唱歌曲《我要你》。12月3日，专辑《小王》主打曲《二零三》上线。12月16日，第二主打曲《》水乡》上线。