2009年，參加“雪碧·飛揚新聲名師高徒”山東賽區比賽，最終進入青島賽區3強，并闖入決賽。

2010年1月，參加《先聲奪金，唱響亞運》歌手挑戰賽全國總決賽，止步五強，并獲得“優秀亞運歌手”稱号。之後參加廣東電視台珠江頻道《虎年群星耀珠江》春節聯歡晚會演出；5月，通過湖南衛視節目《快樂男聲》的海選，獲得迅雷網絡直通區5強，從而進入全國300強；6月，在突圍賽中被淘汰，之後入圍“快樂天團”候選名單。

2011年2月，參加山東衛視網絡春晚，與王亞飛、王浩亦合唱歌曲《This is Love》。同年參加《中韓造星計劃選拔賽》，之後加入中韓組合并擔任隊長、領舞和Rapper數職，後因不名原因退出。

2014年，從韓國學習回來的任嘉倫被選爲古裝斷案劇《通天狄仁傑》的男主角，在劇中飾演外表潇灑不羁，内裏率真俠義的一代神判狄仁傑，這是任嘉倫的第一部電視劇作品。

2016年1月，出演根據小說《誅仙》改編仙俠玄幻劇《青雲志》，在劇中飾演狐仙六尾，爲了救母親九尾，偷取焚香谷的玄火鑒，被九寒凝冰刺所傷，最終與三尾殉情而死；7月，與景甜共同主演古代傳奇劇《大唐榮耀》，在劇中飾演霸氣多情的廣平王李俶，“鮮衣怒馬少年郎”的形象令觀衆留下了深刻的印象，并且爲該劇演唱插曲《榮耀》；10月24日，出演的犯罪懸疑網絡劇《美人爲餡》登陸愛奇藝首播，在劇中飾演真人CS成員之一張慕涵。

2017年1月，搭檔楊紫主演青春神話劇《天乩之白蛇傳說》，在劇中飾演藥師谷谷主許宣；5月8日，參演的《龍珠傳奇之無間道》在北京衛視和安徽衛視聯合播出；6月，主演獻禮香港回歸20周年的熱血諜戰劇《秋蟬》，參加浙江衛視戶外競技真人秀節目《奔跑吧》；9月，搭檔譚松韻主演古代傳奇劇《錦衣之下》；10月29日獲第四屆“文榮獎”最佳男主角。

2018年4月，榮獲中國文娛大數據發布盛典年度最具商業價值潛力男藝人獎；7月，搭檔張鈞甯主演新時代緝毒大戲《不說再見》，飾演集勇氣和智慧爲一體的卧底精英劉遠文；12月，發布個人首支單曲《Dreamers Never Sleep》及舞蹈練習室版視頻；同月，榮獲芭莎珠寶十周年晚宴最具人氣珠寶明星。

2019年2月，參加北京衛視元宵晚會，搭檔蔣夢婕演唱《花好月圓夜》；10月14日，主演的電視劇《藍焰突擊》殺青。