2010年底，通过甄选进入TF家族，在TF家族练习生训练期间，
2011年作为TF家族的成员参与演唱了《我不要改变》、《我们曾在一起》、《时光机》。
2012年开始录制TF家族自制综艺节目《TF家族面对面》、《TF家族新闻播报》等TF家族自制综艺节目录制。2月，发布的翻唱作品《囚鸟》及《我要快乐》。5月，参与辽宁卫视《天才童声》节目录制；7月，王源合作翻唱作品《一个像夏天一个像秋天》；8月，与王源合唱家族原创作品《我们曾在一起》；9月，王俊凯发布卫生间自拍翻唱作品《我的歌声里》；10月，与王源参加安徽卫视《黄金年代》录制，现场演唱《我的歌声里》；12月发行第二张EP《青蛙也会变王子》。
2013年2月，与王源共同翻唱歌曲《到不了》；3月，王俊凯和王源做客《56红人馆》；4月1日，与王源共同翻唱歌曲《当爱已成往事》。6月1日，与王源及TFBand合作翻唱作品《洋葱》；7月筹备出道，与王源、易烊千玺成中国内地青春励志组合。
2013年8月6日，TF家族官方发布TFBOYS形象宣传片《十年》，王俊凯与王源、易烊千玺三人组成中国内地青春励志组合TFBOYS正式出道，王俊凯担任组合队长。10月18日，正式发行出道EP《Heart梦·出发》，11月8日，与王源共同翻唱歌曲《董小姐》。
2014年3月，开始参演TF家族自制短剧《男生学院自习室》；5月20日，TFBOYS一起参加湖南卫视《快乐大本营》的录制；6月15日，TFBOYS一起签约代言步步高家教机，成为步步高家教机“首席体验师”；7月3日，TFBOYS一起为动画电影《洛克王国3：圣龙的守护》演唱影片主题曲《魔法城堡》；7月3日，TFBOYS一起演唱青春电影《我就是我》的主题曲《想唱就唱》；7月9日，央视励志少年才智秀《少年中国强》发布会在北京举行，TFBOYS一起受邀成为该节目的推广大使，并献唱节目主题曲《HEART》；7月23日，TFBOYS一起参与《少年中国强》第一期节目的录制；8月1日，TFBOYS助阵ChinaJoy；8月5日，《热力赛车》新闻发布会在上海召开，TFBOYS一起受邀成为该游戏的代言人；8月6日，为代言品牌“步步高家教机”拍摄的，以TFBOYS自身为蓝本的王俊凯励志MV《为梦想，时刻准备着》于凌晨首发；8月10日，TFBOYS一同正式成为雅客品牌代言人，并担任 “快乐使者”；8月18日，TFBOYS组合的《青春修炼手册》MV上线，该MV打破5项V榜吉尼斯，夺取中国内地音乐榜冠军；8月26日，TFBOYS组合在重庆举办”步步高体验师之旅暨粉丝见面会“；8月27日，TFBOYS出席星影联盟发布会；8月28日，TFBOYS参加深圳卫视《年代秀》的录制；9月1日，2014年《开学第一课》在央视一套综合频道开播；9月8日，TFBOYS组合参与“苏州月·中华情——2014中央电视台中秋晚会”直播节目；并在早期参与湖南卫视中秋晚会的录制；9月12日，TFBOYS组合发布歌曲《幸运符号》；9月13日，爱奇艺出品，为TFBOYS量身打造的中国首档偶像全纪录节目《TFBOYS偶像手记》；9月24日，TFBOYS组合专辑单曲《幸运符号》MV首发；10月17日，TF家族《TF少年GO！》第二季于腾讯视频全网首播；10月27日，TFBOYS组合发布歌曲《信仰之名》；11月25日，TFBOYS参加“2015腾讯视频V视界”大会并登台表演；12月6日，TFBOYS组合在爱奇艺尖叫之夜荣获“最受欢迎组合”与“年度金曲”两大奖项；12月10日，TFBOYS一起参与《天天向上》节目录制；12月17日，TFBOYS组合受邀参与央视节目《过年七天乐》的录制；12月31日，TFBOYS参与了江苏卫视跨年演唱会的录制。王俊凯获得2014年度明星权力榜内地最佳男歌手。
2015年，TFBOYS组合参与中央电视台“心连心”艺术团赴古田镇进行慰问演出； 1月15日TFBOYS组合荣获 “微博年度公益贡献奖”；1月19日，蒙牛集团蒙牛酸酸乳正式公布TFBOYS组合做为代言人；2月2日，王俊凯参加重庆八中教职工迎新春文艺汇演；2月8日，TFBOYS 组合录制北京卫视《北京电视台春节联欢晚会》；2月11日农历小年，TFBOYS组合登湖南卫视“在一起喜洋洋”小年夜；2月14日情人节，湖南卫视密室闯关节目《疯狂的麦咭》第二季；2月23日，CCTV-3播出《CCTV过年七天乐》；2月28日，在深圳参加步步高家教机举办的《步步高家教机超级公开课》，还以“步步高家教机首席体验师”的身份，前往步步高总公司参观体验，并亲手制作步步高家教机；3月，由张艺谋执导，马特·达蒙、刘德华等中美明星出演的魔幻题材电影《长城》于3月底开拍，王俊凯饰演皇帝；3月6日，《TF少年GO》第三季回归；3月20日，组合发布单曲《宠爱》；3月22日，录制《快乐大本营》；3月25日，出席《2015QQ音乐年度盛典》，荣获华语最受欢迎组合和新势力组合两项奖项，现场表演《青春修炼手册》[40]；3月30日，《梦幻西游2》动画片宣布正式牵手TFBOYS组合，为动画片献唱主题曲；当日晚，第22届东方风云榜音乐盛典在上海奔驰文化中心落幕，TFBOYS组合囊括最佳组合和年度风云组合两个奖项；4月10日，TFBOYS携抒情励志单曲《样YOUNG》回归；4月11日，第三届音悦V榜年度盛典在北京万事达中心举行，TFBOYS将“内地最具人气歌手”、“内地年度风向艺人”和“音悦直播人气歌手”三个奖项收入囊中；4月13日，2015音乐风云榜年度盛典深圳湾体育中心举行，首度以代言人身份出席盛典的TFBOYS拿下“年度最受欢迎内地组合奖”，并凭借《青春修炼手册》获“年度最受欢迎歌曲”大奖；4月14日，《梦幻西游2》动画片主题曲《恋西游》正式发布；4月24日，《样YOUNG》MV全网发布；5月20日，台湾媒体主办的“两岸男神榜”票选落幕，王俊凯荣获2015两岸男神榜完美男神、年度人气大赏双料冠军；5月28日，TFBOYS组合参与录制中央电视台2015年中央电视台六一晚会；6月1日，TFBOYS与韩庚共同翻唱的中国少年先锋队队歌《我们是共产主义接班人》新版MV正式发布；6月12日，与王源合作发布翻唱歌曲《明天你好》；6月22日，吉尼斯世界纪录正式宣布王俊凯获得吉尼斯世界纪录TM“转发最多的一条微博信息”的称号；7月22日，TFBOYS赴宝岛台湾录制《康熙来了》和《娱乐百分百》；7月王俊凯作为重庆八中学生会代表，出席了全国学联第二十六次代表大会，同时还兼任学生会副会长和五四优秀青年并登上新闻联播；8月15日，TFBOYS在北京万事达中心举行出道两周年见面会TFBOYS Fans'Time，创腾讯视频Live Music在线演唱会5大行业记录，王俊凯演唱《阳光宅男》、《不要说话》；8月28日，周杰伦为TFBOYS量身打造的单曲《剩下的盛夏》首发；9月19日王俊凯于重庆举办个人生日会回馈粉丝，共吸引了超过100万粉丝在线观看；9月27日，TFBOYS亮相中央电视台中秋晚会直播现场；10月22日，湖南卫视实境户外游戏综艺节目《全员加速中》公布TFBOYS加盟；同年，王俊凯首次参演电视剧《小别离》，饰演学生李想，并且将出演《青云志》饰演少年林惊羽；11月中国90后10大影响力人物出炉，王俊凯名列榜首；11月10日，TFBOYS亮相湖南卫视“双十一晚会”；11月27日，2015百度沸点人气尖叫榜，获得“人气王”称号；12月16日，第二届世界互联网大会王俊凯获得“2015中国十大网络影响力人物”；12月28日，《三联生活周刊》联合百度新闻实验室发布“2015国民表达大数据报告”，王俊凯入选“十位最热议男星”；12月29日，TFBOYS迷你专辑《大梦想家》正式在全亚洲发行；王俊凯获得2015年度明星权力榜内地最佳男歌手。
2016年2月7日，在央视春晚联欢晚会上演唱歌曲《幸福成长》；2月22日，TFBOYS参加2016湖南卫视元宵喜乐会；3月11日，王俊凯在浙江卫视《王牌对王牌》节目中与王力宏共同带来表演《忘情水》；2016年3月，主演的网络剧《超少年密码》在厦门开机，王俊凯饰演主角夏常安；3月13日，由共青团中央学校部、中国绿化基金会、微博校园共同主办的第六届全国大学生绿植领养活动，王俊凯受邀担任形象大使；4月18日，王俊凯出任360手机助手首席梦想官；5月4日王俊凯参与录制了央视“2016五月的鲜花”筑梦青春五四青年节晚会，现场演唱歌曲《少年说》；6月1日，TFBOYS参加2016年中央电视台六一晚会；6月14日，王俊凯个人导航语音包正式上线高德地图；7月5日，TFBOYS参加《超少年密码》发布会；7月11日，主演的科幻悬疑网剧网络剧《超少年密码》在乐视视频播出，王俊凯饰演主角夏常安 ；7月19日，首支个人单曲，《超少年密码》插曲《摩天轮的思念》及其MV在QQ音乐和音悦台上线；8月1日，《诛仙青云志》开播，王俊凯出演少年林惊羽 ；8月1日参与央视《加油！向未来》节目 ；8月6日，TFBOYS三周年北京见面会举行；8月12日，发行个人原创单曲《树读》；8月13日，TFBOYS三周年广州见面会举行，王俊凯舞蹈SOLO性感撩人，更现场首唱了个人自作曲歌曲《树读》 。9月1日，TFBOYS参与央视《开学第一课》节目；9月，王俊凯受邀担任联合国“为生命呐喊倡导者”。
