2010年底成为TF家族练习生，一年后其他学员陆续退出，只有王俊凯坚持了下来，TF家族因此得以存续。2012年2月翻唱《囚鸟》被搜狐、优酷等网站推荐走进大众视野。

2013年8月6日与王源、易烊千玺三人组成中国内地组合TFBOYS正式出道。

2015年3月王俊凯参演张艺谋导演奇幻动作电影《长城》。5月王俊凯参加在人民大会堂举办的共青团中央优秀青年座谈会。7月代表重庆八中学生会参加“中华全国学生联合会第26次代表大会”。

2016年2月登上央视猴年春晚 。3月王俊凯成为第六届全国大学生绿植领养活动“绿植大使”。5月参加央视五四青年节晚会。7月登《时尚芭莎》封面。8月登《时尚·COSMOPOLITAN》23周年封面。8月12日发行个人原创单曲《树读》上线23分钟即破百万试听量。9月受邀担任联合国“为生命呐喊倡导者”。10月成为中国“火星大使”。纽约时间10月8日参加纽约漫展《长城》发布会，成为首位携作品走向国际的“95后”少年偶像。11月获2016新浪明星势力榜年度爱慕之星。12月，蝉联2016·百度沸点人气尖叫榜榜首。

2017年1月，登上央视鸡年春晚。3月被联合国环境规划署、大自然保护协会、国际爱护动物基金会联合授予“青年行动先锋”称号。4月起常驻综艺《高能少年团》播出，共12期。北京时间6月17日，王俊凯受邀出席2018春夏米兰男装周，并担任Dolce&Gabbana品牌史上第一个为走秀开场并领衔闭幕的明星，也是其本人的T台首秀。