2014年1月，灾难电影《救火英雄》上映，陈伟霆凭借饰演张文健一角获澳门国际电影节最佳男配角奖项；7月，其出演的古装仙侠偶像剧《古剑奇谭》在播放期间获得了全国同时段电视剧收视率第一，网络播放量突破50亿，单集平均点击量则突破1.5亿的成绩 ，而陈伟霆也因大师兄陵越一角被内地观众所熟知，并获得国剧盛典年度最受欢迎全能艺人及年度电视剧媒体最期待演员；11月25日，因主演励志喜剧电影《男人不可以穷》中性格叛逆、执拗的迷途青年薛可勇一角斩获欧洲万像国际华语电影节最佳青年男演员奖，同时入围澳门国际电影节最佳男配角奖项，该电影随后于12月24日在内地上映。2015年2月4日，民国偶像剧《活色生香》开播全国网收视率达3.43，打破近十年电视剧开播的首播纪录，首日网络播放量10731万次，两集破亿，刷新内地电视剧网络播出首日的网络播放量记录，陈伟霆首次挑战反派角色，这是其首次出演民国戏；3月17日，古装武侠剧《少年四大名捕》登陆湖南卫视，陈伟霆饰演重情重义口花心不花的追命，这是其在内地拍摄的第一部古装打戏；5月，凭借《古剑奇谭》入围上海电视节白玉兰奖最佳男配角提名；5月11日，陈伟霆登上2015年福布斯中国名人榜，排名第70位；6月5日，主演的动作电影《搏击迷城》上映，其在影片中一人分饰三角，16日发行EP《等等》，共收录4首歌曲，其预购销量破白金数字；7月拍摄历史战争影片《大轰炸》，饰演空军飞行员程霆；9月22日，陈伟霆主演的古装仙侠剧《蜀山战纪》在爱奇艺首播，他在剧中饰演天赋异秉的丁隐/丁大力 ，该剧先网后台的播出方式打破了台网联动和视频网站的跟播模式，在爱奇艺全网的累计播放量突破20亿 ；10月26日，陈伟霆亲自参与曲展创作的歌曲《1121》全球首发 。
2016年1月16日，主演的仙侠剧《蜀山战纪之剑侠传奇》在安徽卫视播出 ，截至大结局，该剧CSM35城平均收视率达1.053，CSM52城平均收视率达到0.976；2月24日都市爱情剧《因为爱情有幸福》播出，陈伟霆饰演善良极富正义感、思想独立西化的大学讲师苏凯文，并为该剧配唱片尾曲《好想抱着你》；3月拍摄电影《铁木真传说》，饰演男一号铁木真；4月6日，都市爱情剧《缘来幸福》在聚男小编VIP首播，陈伟霆饰演完美主义者何瀚，该剧于6月23日在深圳卫视上星播出；7月4日，其主演的民国悬疑剧《老九门》在东方卫视周播剧场播出，陈伟霆饰演有胆有识的张启山；8月5日，单曲《W企划》全网上线，该曲发布首日位居各大音乐排行榜榜单前列，上线仅12小时破千万次点击率；6日，陈伟霆主演的爱情喜剧电影《那件疯狂的小事叫爱情》于上海某影城点映，单场票房近31万，刷新全国单场最高票房纪录，其在剧中饰演剪辑师江洋，该影片于8月12日全国公映；8月27日，举行陈伟霆“Inside Me”巡回演唱会，这是其首次个人巡演；9月30日全真人CG魔幻题材电影《爵迹》上映，饰演残酷又冷血的幽冥；10月，与刘诗诗合作主演古装奇幻权谋剧《醉玲珑》，饰演素有战神之称的西魏皇子元凌则。
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。
