2003年，陈伟霆因参加全球华人新秀香港区选拔赛，获得“金咪大奖”、“劲舞台风演绎奖”及“自我才华表演奖”，随后进入演艺圈并签约英皇娱乐。2006年6月，陈伟霆以新成员身份与张致恒、麦子豪组成Sun Boy'z组合，开始建立跳舞歌手的形象。2008年4月，Sun Boy'z组合正式解散 ；9月，陈伟霆推出个人首张音乐专辑《Will Power》，凭借该专辑获得香港十大劲歌金曲颁奖礼最受欢迎男新人金奖、香港十大中文金曲最有前途新人金奖。2009年7月17日，陈伟霆个人第二张音乐专辑《Warrior战士》发行，24日参演的香港警匪电影《窃听风云》于中国内地上映 ；同年，他先后两次参加东方卫视《舞林大会》全国版节目，担任比赛的选手展现舞技。2010年3月，陈伟霆在爱情喜剧电影《美丽密令》中饰演影视明星秦朗；4月，发行个人第三张音乐专辑《Do You Wanna Dance》；6月，主演爱情电影《前度》；12月6日个人第四张音乐专辑《Heads or Tails》发行。
2011年3月，陈伟霆主演的电影《出轨的女人》作为第三十五届香港国际电影节参展作品 ；8月25日推出个人第五张音乐专辑《WOW》；9月陈伟霆在香港新都城中心出席颁奖礼，并获2011年“十大健康之星” 。2012年，7月10日陈伟霆个人第六张音乐专辑《Pop It Up》发行；11月主演的黑帮动作电影《扎职》上映，其在剧中饰演大学高材生阿霆。
他不张扬，不跋扈，努力做好自己该做的事之余，也热心公益，甚至他的粉丝也追随偶像献爱心做公益，可见优质偶像的正面影响力之大。近几年他的工作量激增，仍每天坚持健身，以获取足够的体能，从而保持良好的银屏形象。对于拍戏中遇到的越来越多的动作镜头，他认为演员亲身上阵是对观众的一种尊重，也是他的一份执着。他也并没有放弃自己的音乐梦想作为偶像派歌手和演员，有颜值，肯吃苦，对人谦和有礼貌，正能量十足；同时他也在不断努力磨练自己的演技，努力向一名实力派歌手和演员迈进。
