2013年，与爱华、乔什·汉纳姆、谢园合作主演都市情感剧《万家有宝》，在剧中饰演工于心计的贾利，这是他的首部电视剧作品，从而正式进入演艺圈。

2014年，与李依伊合作主演青春爱情微电影《看华生如何逆袭夏洛克》，在片中饰演男主角夏洛克。

2015年，与温心、李煜、卢蒽洁合作主演根据饶雪漫系列小说《我不是坏女生》改编的青春爱情网络单元剧《会痛的17岁》，在剧中饰演阳光开朗的男主角李大乐；之后，与郑凯、米咪、黄仁德合作主演根据饶雪漫同名小说改编的现代青春爱情剧《左耳》，在剧中饰演品学兼优的尤他。

2016年2月7日，参加“乐视除夕乐吧乐大联欢晚会”，并与电视剧《左耳》剧组一同表演音乐剧《染》；同年4月8日，与饶雪漫、米咪等一同参加在广州举行的电视剧《左耳》见面会；同年，与盛冠森合作主演现代玄幻侦探剧《非正常事件集》，在剧中饰演内心善良仗义的IT电脑高手山子；之后，出演蒋卓原执导的青春校园电影《青禾男高》，在片中饰演男二号幺鸡；同年11月8日，参加东申童画主办的“禅LIVE——行走的力量X狂禅live展演”活动；随后，与陈坤、吴磊、韩庚等人一同参加浙江卫视原创连续剧悬念式户外真人秀节目《二十四小时第二季》的录制。

2017年，与袁姗姗、王千源联合主演喜剧电影《龙虾刑警》；6月，周游以飞行嘉宾的身份，与吴亦凡、赵丽颖、吴磊等一同参加湖南卫视原创文化探秘类节目《七十二层奇楼》的录制；之后，主演剧情电影《镜像人·明日青春》，饰演男一号梁晖。

2018年3月，主演五百执导的电影《大人物》，这是他与王千源二度合作；9月16日，凭借电影《镜像人·明日青春》获得第13届华语青年影像论坛年度新锐男演员奖。同年，主演电视剧《Ai在西元前》。

2019年5月27日，主演张一白担任总导演的青春校园剧《疯犬少年的天空》；主演电影《野马分鬃》，饰演男一号阿坤；同年，与蒋勤勤合作主演悬疑剧《迷雾追踪》；11月27日，与于朦胧、苗苗等合作主演的青春热血竞技剧《青春抛物线》在腾讯视频、爱奇艺、优酷首播，他在剧中饰演排球天才叶满阳。