2011年8月，在红色题材电视剧《少共国际师》中主演细妹童养媳。9月，柴蔚在古装剧《步步惊心》中饰演天资聪颖的承欢格格。 2011年9月10日，该剧在湖南卫视首播。据中国安徽网络电视台2012年9月21日数据显示，播出首日百度指数为36万。卫视的收视为1.72%，一直稳居同时间段卫视频道电视剧收视冠军。 《步步惊心》经搜狐视频独家年度首播后，截止2011年9月29日点网络击量近3亿。 2012年3月3日，与刘涛、保剑锋合作主演现代都市剧《贤妻》，饰演韩大芸的女儿赵小娟。17日，在都市时尚情感剧《百万新娘之爱无悔》中饰演黄晶晶。同年又录制东南卫视《同桌计划》节目。7月，参演胡歌、唐嫣主演的古装玄幻仙侠剧《轩辕剑之天之痕》在湖南卫视首播。在横跨两个月，长达9周播出过程中，《轩辕剑之天之痕》收视始终位居同时段全国首位，截止8月31日数据统计，《轩辕剑之天之痕》网络播放量突破20亿，成为史上第9部网络点击播放总量超过20亿的电视剧。此剧是第一部在国产电视剧市场实行“周播剧”的电视剧。 2013年，柴蔚在胡玫执导的革命历史题材剧《大江东去》中饰演小婉儿。参演张纪中导演历史剧《英雄时代》中饰演小精卫。参演于正版古装武侠剧《神雕侠侣》，饰演小程英。与杨子、黄圣依主演的现代商战情感剧《我在锡林郭勒等你》，柴蔚饰演蒙古族小女孩托娅。参演郭敬明执导的爱情片《小时代4：灵魂尽头》，饰演乖巧可爱的小林萧。 　　　2014年1月18日，录制深圳卫视春晚《年代秀》扮演东方不败。2月，参演战争片《钞票飞》，饰演清纯秀美的小江燕燕， 在都市情感剧《亮色人生》中饰演李文娟。7月，参演革命历史题材片《邓小平在黄山》，饰演翠翠。6日，浙江卫视录制《我不是明星》节目。在民国悬疑年代剧《面具背后》饰演佳敏。同年，柴蔚出演由郑晓龙执导的古装剧《芈月传》，饰演少年芈月。2015年6月，参加了云南卫视真人秀《士兵突击之勇者奇兵》。9月，参演爱情片《1980年代的爱情》，饰演韩茹/小丽雯。10月，柴蔚参演杨幂主演青春悬疑片《我是证人》，扮演清秀可人的小小星， 同年柴蔚还出演了古装穿越网络剧《太子妃升职记》，饰演张灵灵。 2016年2月，在现代都市情感剧《爱人的谎言》中扮演孝顺懂事的小四季。 3月，参演真人秀《了不起的挑战》 。