2017年，参加腾讯视频选秀娱乐节目《明日之子》，获得全国总决赛季军，同时他还参与录制了《明日之子》的同名主题曲《明日之子》；8月26日，推出个人首支原创歌曲《来日方长》；10月18日，受邀出席“ELLE风尚大典”；同年，参加“明日之子全国巡回演唱会” ；11月23日，受邀参加“网易年度态度大赏”，获得“年度最有态度新锐歌手”奖；12月8日，其参与配音的传记类动画影片《至爱梵高·星空之谜》上映，片中他担任了男主角邮差的配音工作；12月21日，获得第八届牛耳奖互联网年度新锐人物。

2018年1月12日，与周震南共同演唱的歌曲《吸引力法则》上线，这首歌也是电视剧《恋爱先生》的插曲；4月起，参与电视剧《我的不惑青春》拍摄；12月6日，发行首张EP《局外人》，其中包含赵天宇亲自填词《无解》。

2019年4月，参与电视剧《古剑奇谭之青云诀》拍摄。6月14日，首本图书作品集《人在局外》正式开启预售。

2019年10月，主演电视剧《看见味道的你》。