2011年9月，柴蔚参演了个人的首部影视剧作品《步步惊心》，她在剧中饰演了天资聪颖的承欢格格。2011年9月10日，该剧在湖南卫视首播。据中国安徽网络电视台2012年9月21日数据显示，播出首日百度指数为36万。卫视的收视为1.72%，一直稳居同时间段卫视频道电视剧收视冠军。该剧经搜狐视频独家年度首播后，截止2011年9月29日网络点击量近3亿。

2012年3月3日，与刘涛、保剑锋合作主演了现代都市剧《贤妻》，她在剧中饰演了韩大芸的女儿赵小娟。17日，出演了都市时尚情感剧《百万新娘之爱无悔》。同年又录制了东南卫视《同桌计划》节目。7月，出演了胡歌、刘诗诗、唐嫣主演的古装玄幻仙侠剧《轩辕剑之天之痕》，她在剧中饰演了童年宁珂。在横跨两个月，长达9周播出过程中，该剧收视始终位居同时段全国首位，截止8月31日数据统计，该剧网络播放量突破20亿，成为史上第9部网络点击播放总量超过20亿的电视剧。此剧是第一部在国产电视剧市场实行“周播剧”的电视剧。

2013年，柴蔚出演了胡玫执导的革命历史题材剧《大江东去》。9月，出演了于正版古装武侠剧《神雕侠侣》，她在剧中饰演了小程英。7月9日，出演的爱情片《小时代4：灵魂尽头》上映，她在片中饰演了乖巧可爱的小林萧。同年在张纪中执导的历史剧《英雄时代》中饰演小精卫。

2014年1月18日，录制深圳卫视春晚《年代秀》扮演东方不败。6日，录制了浙江卫视《我不是明星》节目。8月，在红色题材电视剧《少共国际师》中饰演了细妹童养媳。同年出演了民国悬疑年代剧《面具背后》。

2015年1月，柴蔚出演了由郑晓龙执导的古装剧《芈月传》，她在剧中饰演了美丽善良的少年芈月。6月，参加了云南卫视真人秀《士兵突击之勇者奇兵》。7月，出演了革命历史题材片《邓小平在黄山》。9月，出演了爱情片《1980年代的爱情》，她在片中饰演了韩茹/小丽雯。10月，柴蔚出演了杨幂主演的青春悬疑片《我是证人》，她在片中饰演了清秀可人的小小星，同年柴蔚还出演了古装穿越网络剧《太子妃升职记》，并在剧中饰演了张灵灵。

2016年2月，在现代都市情感剧《爱人的谎言》中饰演孝顺懂事的小四季。3月，参演了真人秀《了不起的挑战》。4月13日，主演的现代商战情感剧《我在锡林郭勒等你》在中央电视台八套开播，18日，该剧不仅收视率成功破1，还获得全国网晚间影视剧收视率排名第二的好成绩。19日，该剧的收视率再度破1，收视份额高达3.84，柴蔚在剧中饰演了蒙古族小女孩托娅。7月20日，出演了安悦溪主演的现代青春励志电视剧《旋风少女第二季》，她在剧中饰演了松柏道馆成员邓萍萍。

2017年，出演了张若昀、毛晓彤主演的古装剧《大漠骠骑—霍去病》。4月，主演了钟少雄、罗惠德执导时尚爱情轻喜剧《内衣先生》。5月，主演了仙侠偶像剧《私立蜀山学园》，她在剧中饰演了古灵精怪的剑修高手南宫绫。7月，参演刘诗诗、陈伟霆主演的古装奇幻权谋剧《醉玲珑》。

2019年10月23日，主演电视剧《初恋那件小事》在湖南卫视青春进行时剧场首播，在剧中饰演何欣。