2012年4月8日，以EXO、EXO-K组合成员身份在SBS“人气歌谣”舞台正式出道，是组合中年纪最小的。

2014年4月9日，主演的网络迷你剧《我邻居是EXO》播出；

8月17日，参与录制综艺节目《Running Man》。

2015年6月26日，作为特别嘉宾参加真人秀节目《前往世界的尽头》；

11月21日，作为嘉宾参加美食节目《你看起来很好吃》。

2016年3月21日，吴世勋主演爱情片《我爱喵星人》，该片也是他首部电影作品。

9月16日，开始拍摄网络言情剧《亲爱的阿基米德》。

2018年，主演网剧《独孤：倒回》、《女神缔造者》，并作为固定MC出演推理综艺《犯人就是你》；

11月，随团发布正规五辑《Don't mess up my tempo》。

2019年6月28日，宣布同队友朴灿烈组成小分队EXO-SC，并同期发行专辑《What a life》。