2016年，王歆霆参演的现代都市青春片《谁的青春不迷茫》在全国公映；同年，她还参加了芒果TV歌唱选秀节目《超级女声》芒果云战场的海选 。

2017年，王歆霆出演了苏沅峯执导的现代奇幻片《晶灵的秘密》中饰演碧玺；同年，其与郑爽、陈学冬、白敬亭等人共同出演的现代青春言情剧《夏至未至》上星播出，她在剧中饰演了花痴、爱美的小萝莉姚娜娜；12月，王歆霆还在神话动作片《悟空日记1重生篇》中饰演了温柔勇敢的女主角柳如烟。

2018年，王歆霆主演的都市奇幻悬疑片《花悸》上线播映，她在片中饰演的女一号罗柯，外表柔美，个性活泼又倔强要强，是青山大学的大三女生；7月，其领衔主演的校园青春励志片《了不起的高二八班》上映，片中她饰演了品学兼优且性格温柔，内心成熟又敢爱敢恨的校园女神黄巧姗；而其出演的奇幻穿越剧《朕的刺客女友》也于同年播出，她在剧中饰演的是芥子国公主蔡文绮。

2019年5月6日，王歆霆领衔主演的竖屏喜剧《导演对我下手了》上线播出，而她剧中则饰演了多个角色 ；6月25日，其主演的古装片《花与将》上映；随后，王歆霆与张震、倪妮、李东学等人合作出演的古装神话爱情剧《宸汐缘》在爱奇艺播出，她在剧中饰演了单纯直率，温和恬静的励志小仙女花烟；而她与杜淳、刘奕君、许龄月等人共同出演的冒险悬疑剧《无主之城》也于同期播出；同年，王歆霆还在与魏哲鸣搭档主演的古装奇幻片《无忧桃花源》中一人分饰演了女主角孟姜女和无忧，此外，她还出演了现代青春剧《教室的那一间2》。