2012年1月30日，与边伯贤合作演唱EXO-K首支序曲《WHAT IS LOVE》 ；3月9日，随EXO-K发行第二首序曲《History》 ；4月8日，随EXO-K发行首张迷你专辑《MAMA》，并以EXO的子团体EXO-K主唱身份正式出道，专辑发行一个月后售出7万张 ；4月24日，参与演唱S.M.Entertainment纪录片《I AM》的OST《Dear My Family》 。2013年6月3日，随组合发行首张专辑《XOXO (Kiss & Hug)》，主打曲为《狼与美女》，专辑发行前预售量已达到30万张 ，专辑发行后在美国Billboard世界专辑排行榜中排行第一位 ，专辑总销量超过53万张 ；7月29日，参与演唱f(x)的《Goodbye Summer》 ；8月5日，随组合发行首张专辑的Repackage版专辑，主打曲为《咆哮》，专辑发行后在Hanteo排行榜上连续三周占据榜首 ，专辑总销量超过47万张，两个版本的专辑销量加起来超过100万，是韩国乐坛自2001年后出现的首张百万张销量唱片 ；11月，出演首个团体综艺节目《EXO’s Showtime》，节目在十代女性收视层中以平均5%的收视率成为同时段收视一位 ；12月9日，随组合发行首张冬季特别专辑《12月的奇迹》，专辑发行前预售量已超过40万张 ；12月29日，随组合参与演唱SBS歌谣大战Friendship Project单曲《You Are A Miracle》 。2014年4月，出演团体综艺节目《火热的瞬间XOXO EXO》 ；5月7日，随EXO-K发行第二张迷你专辑《上瘾》，专辑预售量超过37万张 ，专辑发行后，连续两周蝉联韩国唱片销量冠军 ，主打曲MV被评为5月在美国及全球观看次数最多的K-POP MV ；7月，出演个人首部电视剧《没关系，是爱情啊》，饰演为了令母亲高兴，而立志成为畅销作家的高中生“韩江宇” ，他凭该剧在第3届大田电视剧节中获得男子新人奖 ；8月，出演团体综艺节目《EXO 90:2014》 ；11月，出演个人首部电影《Cart》并为该片演唱主题曲《呐喊》，他在片中饰演善熙的儿子“泰英” 。 2015年6月，客串KBS《记得你》 ，饰演引导剧情发展的杀人犯李俊英一角。观众对他的表演及所表现出的强烈存在感都表示了赞赏，称其展现了独特的黑暗演技。2015年，首次担任电影男主角，用全罗道方言出演电影《纯情》，电影于2016年2月份上映 。同年，与演员曹政奭合作，主演电影《哥哥》，饰演本来是成绩优异的柔道选手，却在国家代表选拔赛前因事故导致人生产生了翻天覆地变化的弟弟一角 。2016年初，为韩国动画电影《遗弃犬的故事》配音，电影预计2017年上映 。同年，加盟奇幻电影《与神同行》。电影将由韩国同名网络人气漫画改编，意欲以阴间讽刺人间，在神和人之间展开关于命运的探讨，已确定出演的还有河正宇、车太贤 。6月3日，获得第52届韩国百想艺术大赏-最佳人气男演员 。