2017年7月，与刘菲、程慕轩联袂主演青春片《电竞纪元之王者女友》；9月，与陈瑶、龚俊合作主演青春奇幻网络剧《梦幻西游》 ；12月19日，他与李思函、肖燕合作主演的青春科幻校园喜剧《燃血女神》在优酷视频播出 ，在剧中他饰演的林大鱼为了追女孩而上大学，凭借其阳光帅气的外形，深得同校女生喜爱。
2018年7月18日，与张子枫、熊梓淇联合主演的青春校园剧《我和两个他》在爱奇艺视频播出 ，在剧中饰演酷炫狂拽叼炸天的“鹅系男”彭一伦。2019年3月11日，他与王玉雯、吴希泽合作主演古装爱情剧《长安少年行》，在剧中饰演剑术高超，孤傲冷峻的独孤牧雪；6月6日，他和刘秋实、何琢言合作主演的青春奋斗片《当我们海阔天空》在中国内地上映 ；10月28日，他获得第六届文荣奖未来之星奖 。
2020年2月14日，他与虞书欣、骆明劼合作主演的古装甜宠探案喜剧《少主且慢行》在爱奇艺视频播出 ，在剧中饰演表面上玩世不恭，沾花惹草，但内心霸道深情的男子赵错。
刘奕畅因温暖一笑而灿烂夺目，展现了特别的魅力，在电影《摆渡人》中他是一股清流，笑容治愈，纯真自然，他微微一笑，被观众称赞是“惊鸿一瞥” （新浪娱乐评）；他不仅有着和同龄人一样的稚嫩顽皮，也有着超越年龄的沉着冷静，其身上还自带旺盛精力和朝气 （腾讯娱乐评）；在青春奋斗片《当我们海阔天空》中他凭借饰演的李想收获不少人气，观众被他的演技打动，他的演技、眼技、颜值得到了观众的认可 （环球娱乐评）。