2012年，参与录制《TF家族面对面》、《TF家族新闻播报》等TF家族自制综艺节目。2月，发布个人翻唱歌曲《囚鸟》及《我要快乐》。7月，发布与王源合作翻唱歌曲《一个像夏天一个像秋天》 。9月，与TF家族发行歌曲《我们曾在一起》和布翻唱歌曲《我的歌声里》 。12月，与王源共同发行EP《青蛙也会变王子》。
2013年4月1日，与王源共同翻唱歌曲《当爱已成往事》以此纪念张国荣逝世十周年 。6月1日，发布与王源及TFBand合作翻唱作品《洋葱》。8月6日，TF家族官方发布TFBOYS形象宣传片《十年》，王俊凯与王源、易烊千玺组成中国内地青春励志组合TFBOYS正式出道，王俊凯担任组合队长 。10月4日，随组合在重庆日月光中心举行《Heart梦·出发》首唱会 ，其后，发行首张EP《Heart梦·出发》。11月8日，发布与王源共同翻唱歌曲《董小姐》。
2015年2月11日，随组合登湖南卫视“在一起喜洋洋”小年夜，演唱《快乐环岛》 。2月19日，随组合登上北京卫视春节联欢晚会 。3月6日，其参与录制的脱口秀节目《TF少年GO第三季》在腾讯视频首播 。3月25日，随组合获得QQ音乐年度盛典，华语最受欢迎组合和新势力组合两项奖项 。其后，随组合在第22届东方风云榜音乐盛典上获得最佳组合和年度风云组合两个奖项 。其后，该曲获得年度亚洲新歌榜年度十大金曲 。4月11日，其所在组合获得第三届音悦V榜年度盛典“内地最具人气歌手”、“内地年度风向艺人”和“音悦直播人气歌手”三项奖项 。4月13日，其所在组合拿下音乐风云榜“年度最受欢迎内地组合奖”，并凭借《青春修炼手册》获“年度最受欢迎歌曲”大奖 ，4月14日，为动画片《梦幻西游2》演唱的主题曲《恋西游》正式上线 。5月20日，王俊凯获得台湾媒体主办的“两岸男神榜”两岸男神榜完美男神、年度人气大赏双料冠军[37-38] 。6月22日，获得吉尼斯世界纪录?“转发最多的一条微博信息”的称号 。8月28日，随组合发布由周杰伦制作的单曲《剩下的盛夏》 。9月27日，随组合登上中央电视台中秋晚会直播现场，表演歌舞《大梦想家》 。同年，出演都市家庭情感剧《小别离》，在剧中饰演学生李想 。11月，位居“中国90后10大影响力人物”榜首 。11月10日，随组合参加湖南卫视“双十一晚会” 。11月27日，获得百度沸点人气尖叫榜获得“人气王”称号 。12月16日，获得第二届世界互联网大会中国十大网络影响力人物 。12月29日，王俊凯随组合推出首张迷你专辑《大梦想家》 。同年，王俊凯蝉联明星权力榜内地最受欢迎男歌手。
2017年1月16日，王俊凯随组合在2016微博之夜上获得微博King，并在现场演唱歌曲《萤火》 。1月18日，推出个人单曲《小棉袄》 。1月27日，登上中央电视台春节联欢晚会，和刘涛、蒋欣等演唱开场歌曲《美丽中国年》 。4月1日，其担任常驻嘉宾的偶像对抗真人秀《高能少年团》在浙江卫视播出 ，并献唱主题曲《骄傲的少年》 。5月14日，发行个人单曲《不完美小孩》 。6月30日，随组合发行歌曲《同一秒快乐》，该曲为快乐大本营20周年主题曲。7月，主演的青春励志剧《我们的少年时代》播出，王俊凯在剧中饰演表面上冷傲、内心善良的邬童，随组合还为该剧演唱片头曲《加油！AMIGO》 。8月11日，出席在南京举行的TFBOYS四周年演唱会，表演《水星记》，吉他弹唱《爱什么稀罕》 。9月16日，“王俊凯KarryWang工作室”宣布成立。同日，成为影片《王牌特工2：黄金圈》的中国推广大使，并为该片演唱中国地区推广曲《冷暖》 ；9月23日，推出18岁生日成年礼主题曲《焕蓝·未来（KarryOn）》，并于次日，王俊凯在北京举办18岁成人礼生日会 。9月25日，发行“王俊凯18岁karryon成年礼live专辑”。10月4日，随组合登上中央电视台中秋晚会，表演歌曲《加油！AMIGO》。12月15日，获得《中国新闻周刊》影响中国年度演艺人物 。12月16日，作为全国中小学生电影周形象大使，参加第二届“全国中小学生电影周”闭幕式，与关晓彤合唱歌曲《神奇的光影》 。12月28日，登上腾讯娱乐白皮书“男星网络热度排行榜”、“华语歌手热度排行榜”双榜榜首 。其后，入选《人物》杂志年度人物。12月29日，其主演的奇幻电影《解忧杂货店》上映，并与李健合作演唱宣传曲《雾中列车》 ，凭借该片获得第17届中国电影表演艺术学会新人演员奖 。12月，参加湖南卫视跨年演唱会，表演《焕蓝·未来（KarryOn）》与随组合表演歌曲《我们的时光》 。12月15日，王俊凯获得《中国新闻周刊》影响中国“年度演艺人物” 。
2021年1月1日，王俊凯参与中央电视台青年电视公开课直播节目《开讲啦》；1月5日，参演北京电影学院2017级本科戏剧班毕业大戏”《大宅门》 ；1月21日，主演李玉执导的剧情片《断·桥》，王俊凯在片中饰演孟超 ；1月29日，其演唱的歌曲《生长》获得中国歌曲TOP排行榜最受欢迎歌曲奖 ；2月11日，参加《2021年中央广播电视总台春节联欢晚会》，与韩雪、阿云嘎、袁娅维演唱歌曲《瑞雪平安图》 ；2月26日，参加《2021年中央广播电视总台元宵晚会》，与李沁、金晨等演唱歌曲《出发吧，春天》 ；3月2日，出演电视剧《理想照耀中国》，饰演港珠澳大桥岛隧工程项目总经理、总工程师林鸣 ；3月20日，参与《重生之门》开机前的祈福仪式 ；4月11日，与董子健、刘昊然共同录制的聚焦原生友情真人秀《恰好是少年》播出 。5月4日，王俊凯参演的电视剧《理想照耀中国》播出 ；7月1日，参加的庆祝中国共产党成立100周年文艺演出《伟大征程》播出，与王一博、王源合作演唱《与我同行》 ；9月21日，参加“湾区升明月”2021大湾区中秋电影音乐晚会，与杨千嬅演唱歌曲《花好月圆夜》 ；10月，出任2021第五届平遥国际电影展“特约策展人” 。
王俊凯小学就读于重庆市蟠龙小学。中学就读于重庆市树人中学校 。2017年6月23日，王俊凯以超过重庆表演（影视类）本科分数线98分的成绩，被北京电影学院录取 。电视剧《天坑鹰猎》饰演主角张保庆
干净清透如水少年
王俊凯的古装造型十分让人惊艳，有着与之年龄不甚相符的气质，眉宇间透露着英气 。他以积极向上的正能量，以及阳光健康的形象受到了大众的认可和喜爱。而他从容大方、谦逊有礼的表现，则展现了中国少年偶像的独特魅力 。（中国青年网、张艺谋评）
作为TFBOYS组合中的小队长，他积极为弟弟们树立榜样。在综艺中，他以高标准要求自己，即便正处于紧张激烈的游戏过程中，依旧时刻不忘礼仪[179-180] 。（新浪娱乐、《当代歌坛》评）
王俊凯唱功扎实，台风泰然，阳光率真的性格和多才多艺的个性都是他的资本。虽然没有有接触过系统专业的表演课程，可他对角色的内心变化却掌控得非常自然，同时也富有感染力 。在演唱歌曲《冷暖》时，他层次丰富的演绎也充满了戏剧张力 。（网易娱乐、腾讯娱乐评）
