2014年，《旋风十一人》剧组到中央戏剧学院选演员时相中了王艺霖，让他饰演秦明浩，王艺霖由此正式进入演艺圈。

2016年4月，由李国立执导，胡歌、江疏影等联袂主演的足球题材青春校园励志剧《旋风十一人》播出，王艺霖凭借在剧中饰演的天才足球少年秦明浩一角受到关注，而其实在拍摄前，王艺霖参加了数月的专业足球训练来球技和体能；5月，出演由韩东君、古力娜扎主演的古装玄幻剧《仙剑云之凡》，饰演蜀山弟子锟飞雪；6月，王艺霖与周渝民、韩栋、胡冰卿合作主演由唐人影视出品的宫廷玄幻剧《柜中美人》，在剧中饰演漳王李凑。7月，王艺霖从中央戏剧学院毕业；8月，王艺霖搭档范志毅主演的足球题材电影《绿荫彩虹》（原名《踢球吧少年》）正式杀青，他在片中饰演一个颇有足球天分，却饱受抑郁症折磨的足球少年丁小群。

2017年，王艺霖出演古装权谋剧《三国机密》，在其中扮演深情固执的谦谦君子赵彦；随后，加盟奇幻喜剧电影《麻将街娃Ⅱ洪荒之战》，在片中饰演油嘴滑舌的“街娃”郝藤一角；同年7月，他出演由刘宝贤执导的电影《赌千》，在剧中饰演曾经在赌坛叱咤风云的尧建云。

2020年2月14日，参演的古装悬疑爱情励志剧《大唐女法医》播出。