2013年，出演的《小时代》和《小时代2：青木时代》相继上映 ，剧中饰演的卫海一角与“hold住姐”谢依霖 饰演的唐宛如有着大量的对手戏，二人也一直在暗恋与被暗恋的关系中剪不断理还乱。
2014年7月17日，参演的电影《小时代3》在中国公映 。
2015年1月，参与录制综艺节目《奇妙的朋友》 ，后随节目中李宇春、杜海涛等嘉宾一同参与《快乐大本营》奇妙的朋友专场录制 。
2015年6月，参加金鹰卡通卫视大型原创幼儿成长真人秀节目《爱上幼儿园》的录制 ，担任老师，温暖的笑容和对小朋友充满爱心的照顾得到了无数观众的赞赏；7月，参演的何炅导演处女作 校园青春电影《栀子花开》全国公映 [16-17] ；同年，参演青春电影和网剧《睡在我上铺的兄弟》[18-19] 。
2017年5月19日，搭档闫妮主演的治愈系情感喜剧电影《美容针》上映，在片中饰演阳光少年小健 ；8月25日，与朱茵领衔主演的奇幻爱情喜剧电影《二次初恋》上映，在片中饰演叶兰的侄子路大民 。
2019年，主演青春奇幻爱情电影《写给往昔的未来》 。
2021年8月20日，出演的职场悬疑电影《独家头条：初露锋芒》在全国上映 。
和其他明星们流行的自嘲自黑路线不同，初出茅庐的小鲜肉杜天皓颇有几分身为帅哥的自我修养。节目录制过程中，杜天皓是最注意个人形象的一个，时常墨镜帽子不离身，潮范儿十足（腾讯网评） 。
2015年1月24日，在《奇妙的朋友》节目首播后，杜天皓的微博涌入大量网友评论谩骂。其原因为杜天皓在节目中的当着三位女嘉宾的面，只穿一条内裤就晃荡出了卧室被认为“没脸没皮”，而在与李宇春合作照顾考拉时一味退缩也被指“毫无绅士风度”。
