2009年3月，与HIT-5组合成员一起参加《中韩风尚嘉乐会》；11月参加《第十一届中韩歌友会》。

2010年1月，参加HIT-5组合的T.H家族新年演唱会；6月台湾行，HIT-5录制综艺节目，高瀚宇化身男生版Lady gaga，在现场表演了Lady gaga的单曲《Telephone》。

2011年，参演青春偶像剧《空姐日记》，饰演SARA男友；4月至6月，参加2011年T·H家族全国巡演；11月日本行，录制日本节目《 MADE IN BS JAPAN》并参加HIT-5“征服”日本媒体 “韩流杂志”专访。

2012年6月，HIT-5组合五名成员一起出演中韩合拍悬疑情感剧《私人公园》，高瀚宇饰演心迹狡猾的管家梁勇泰；7月，参加东方卫视选秀娱乐节目《声动亚洲》的比赛。

2013年7月5日，HIT-5组合推出第二张音乐专辑《你们还好吗》；同年，队长郭子渝宣布退出HIT-5组合。

2014年3月，HIT-5组合参加广西综艺频道娱乐节目《快乐星挑战》的录制，与频道主持人一起向观众宣传环保理念；4月，主演青春励志电影《青春荷尔蒙2躁动时代》，饰演追求梦想的高校学生雷宇。

2015年3月，HIT-5组合推出单曲《四大名捕》，这是HIT-5组合首次尝试中国风武侠类型的歌曲；7月，主演校园青春喜剧《那一年之痞子老师》，饰演痞子老师楚天罩。

2015年8月，主演青春网络剧《女生日记之做决定事务所》，饰演冷漠学霸何晓冬；10月，主演偶像剧《哎哟，表演系》，饰演许博文。

2016年1月，与李东健、关晓彤合作主演校园爆笑剧《老师晚上好》，饰演饰演校草沈浩然；3月，主演青春题材电影《扑通！扑通！花少年》，饰演花少年。

2016年10月17日，主演由朱睿执导的现代科幻电影《异类之行走的古堡》，高瀚宇饰演一个有外星血统的“高冷神探”蓝爵；11月19日，《异类》系列网络大电影四部中的第二部《异类之两生妖》上线。

2017年2月，高瀚宇参加CCTV少儿频道《零零大冒险》节目，并在节目中实力放飞自我，向观众展示了他搞怪的一面。