陈伟霆2014年主演的古装玄幻爱情剧《古剑奇谭》在湖南卫视开播，在剧中他饰演大师兄陵越一角，也因此在内地一炮而红。他于2003年参加全球华人新秀香港区选拔赛而出道。俊朗帅气的他跳舞非常好，很快在香港建立起舞王形象，2006年和张致恒、麦子豪组成sun boy'z 出碟及活动，成为Sun Boy’z组合一员。
2008年解散后独立发展，在乐坛有着不错的好评，同年推出首张个人专辑《Will Power》，并获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”。2013年出演灾难电影《救火英雄》，并凭借其饰演的张文健一角获澳门国际电影节最佳男配角奖项。
2005年，baby和陈伟霆在一个儿童节目认识，那时候baby刚出道，16岁，之后两人速度恋爱，但对外守口如瓶。2010年初，陈伟霆证实两人已经分开，陈伟霆和Angelababy从拍拖到分手都没公开过恋情，不欲透露原因，也不希望外间抹黑两人。不过陈伟霆否认Angelababy花心，更代其否认是“Sa基恋”的第三者