2015年,王沐霖主演个人首部电视剧《心理罪》,从而正式进入演艺圈；同年,在励志喜剧《福根进城》中饰演蚊子,并在电视剧《俺娘田小草》中饰演石六,后在2016年在警匪悬疑剧《灭罪师》中饰演崔正浩,2017年出演由曹盾执导的大型古装电视剧《长安十二时辰》饰演贾亮,同年主演电视剧《台湾往事》,后在年代情感大剧《我的小姨》中饰演二毛等。此后在2017年3月在反腐大剧《人民的名义》中饰演李队长,同年5月电影《荡寇风云》中饰演大牙,同年6月在爆笑喜剧《终极三国2017》中饰演郭汜,同年7月在电视剧《浴血十四年》中饰演柳田青冈,同年8月在电视剧《桃花依旧笑春风》中饰演吕飞,同年9月参演电视剧《誓盟》中饰演井上桑,同年10月在抗日大剧《第一声枪响》中饰演前田,并在喜剧《咸鱼翻身》中客串地鼠一角。2018年8月出演科幻剧《你好,安怡》饰演张建,同年出演高伟宁执导亲情暖心剧《我怕来不及》饰演溜子,同年10月出演杨紫,马天宇主演的都市言情剧《我的莫格利男孩》,在剧中饰演小汤,同年11月出演文化抗战题材剧《纸上的枪声》在剧中饰演新四军连长瞿延河。2019年4月,出演网剧《我叫赵甲第》饰演话事人旭哥。2020年9月29日,参演时代报告剧《在一起之救护者》,在剧中饰演江苏医疗队王木岭；9月30日,在爱奇艺热播剧《酒店实习生》中饰演另类奇葩房客彭阳；10月,在卫视热播剧《瞄准》中饰演原71军射击指导队陈万杰。2021年4月,在李路,张寒冰执导的中国首部火箭军题材电视剧《号手就位》中饰演角色董大柱。2021年10月,在曹盾,荆冲执导的《您好！母亲大人》中饰演热情的大学摄影社长老何。2022年9月,在网络安全剧《你安全吗》中饰演阿明。写真照写真照剧照生活照
结合对雷佳音老师意见的领悟,并通过自己的不断努力,王沐霖在人物形象感的塑造,语言节奏的把握,局部细节戏的张力,内心戏的剖析等方面都有了巨大提升,获得了导演和前辈们的赞赏。无论古装戏还是年代戏,演技纯熟的王沐霖都能很准确的抓住角色的精髓,将人物演的丝丝入扣,拿捏的恰到好处,给观众留下深刻印象。雷佳音:眼睛里很有层次,很丰富。王沐霖在各种类型的剧目中都有着精彩的演绎,无论角色大小他都用心对待。他一直保持着清醒的认知：自己是一个演员,核心竞争力就是塑造好角色。这一路走来,王沐霖参演了许多轻喜剧,对于小人物的刻画可以说是越来越丰满,对于轻喜剧的驾驭也愈发游刃有余。但他从不试图给自己身上贴上某个标签,而是尝试不同时期所渴望的不同角色。