2016年，胡一天出演《猫的树》系列微电影；

同年，他出演青春偶像剧《夏至未至》饰演欧俊一角，正式出道。

2017年11月，主演青春爱情剧《致我们单纯的小美好》并演唱该剧片尾曲《是梦吧》，凭借该剧获得腾讯视频星光大赏年度潜力电视剧男演员奖。

2018年，加盟悬念式户外真人秀《二十四小时第三季》；

同年2月，参演古装武侠剧《绝代双骄》在剧中饰演花无缺。

同年3月特别出演据墨宝非宝同名小说改编的电视剧《亲爱的，热爱的》，饰演Dt（吴白）一角；

同年7月在根据李行健同名小说改编的电视剧《青春须早为》中出演男一号郑乾；

同年11月参演由作家八月长安同名小说改编的电视剧《暗恋橘生淮南》，饰演盛淮南。

2019年3月，参演爱奇艺超级网剧《民国奇探》，饰演男一号路垚。

10月17日，入选2019福布斯中国30岁以下精英榜 。