二零一五年，演员王沐霖凭借其个人首部电视剧作品《心理罪》正式踏入演艺行业，开启了其职业演艺生涯。同年，他接连参与了多部影视剧的拍摄，在励志题材的喜剧作品《福根进城》中，他生动塑造了名为“蚊子”的角色；随后，在电视剧《俺娘田小草》里，他饰演了角色石六。进入二零一六年，王沐霖在警匪悬疑剧《灭罪师》中出演了崔正浩一角。二零一七年，他参与了由著名导演曹盾执导的大型古装电视剧《长安十二时辰》，在剧中饰演贾亮；同年，他还主演了电视剧《台湾往事》，并在备受关注的年代情感大剧《我的小姨》中，成功诠释了名为二毛的人物。 此后在二零一七年三月，他在反腐题材大剧《人民的名义》中扮演了李队长；同年五月，于电影《荡寇风云》中饰演角色大牙；六月，在爆笑喜剧《终极三国2017》中出演郭汜；七月，在电视剧《浴血十四年》中饰演柳田青冈；八月，在电视剧《桃花依旧笑春风》中饰演吕飞；九月，参演电视剧《誓盟》，饰演井上桑；十月，在抗日题材大剧《第一声枪响》中饰演前田，并在喜剧《咸鱼翻身》中客串了地鼠这一角色。 二零一八年八月，他出演了科幻剧《你好，安怡》，饰演张建；同年，在高伟宁执导的亲情暖心剧《我怕来不及》中，他饰演了溜子；十月，他参演了由杨紫、马天宇主演的都市言情剧《我的莫格利男孩》，在剧中扮演小汤；十一月，他出演了文化抗战题材剧《纸上的枪声》，在剧中饰演新四军连长瞿延河。二零一九年四月，他出演了网剧《我叫赵甲第》，饰演话事人旭哥。 二零二零年九月二十九日，他参演了时代报告剧《在一起之救护者》，在剧中饰演江苏医疗队的王木岭；九月三十日，在爱奇艺平台热播的剧集《酒店实习生》中，他饰演了另类奇葩房客彭阳；十月，在卫视热播剧《瞄准》中，他饰演了原七十一军射击指导队的陈万杰。 二零二一年四月，在李路与张寒冰联合执导的中国首部火箭军题材电视剧《号手就位》中，他饰演了角色董大柱。同年十月，在曹盾和荆冲共同执导的《您好！母亲大人》中，他饰演了热情洋溢的大学摄影社长老何。 二零二二年九月，他在网络安全题材剧《你安全吗》中饰演了阿明。二零二五年六月，在中央八套与腾讯视频同步热播的长篇剧集《长安的荔枝》中，他饰演了阿俊；同年五月二十二日，他参演的电视剧《开画！少女漫》正式播出；十二月二十八日，其参演的另一部电视剧《不期而遇的生活》也与观众见面。
在深入领悟雷佳音老师所给予的宝贵意见后，王沐霖通过自身持续不懈的钻研与练习，于多个表演维度实现了显著进步。他在人物整体形象感的构建、台词语言节奏的精准控制、局部细节戏份的情感张力营造，以及角色内心世界的细腻剖析等方面，均取得了长足发展，这些成长也赢得了剧组导演与同行前辈们的广泛认可与称赞。不论是古装题材还是年代背景的作品，演技日益纯熟的王沐霖总能精准地把握住角色的核心特质，将人物演绎得丝丝入扣、分寸得当，从而给广大观众留下了深刻而持久的印象。雷佳音曾这样评价他：(王沐霖)眼睛里很有层次，很丰富。事实上，在各种不同类型的剧目中，王沐霖都奉献了精彩而投入的演绎，无论角色戏份轻重，他始终以专注用心的态度去对待。他一直保持着清醒而坚定的自我认知：作为一名演员，最核心的竞争力就在于塑造好每一个鲜活的角色。回顾其演艺历程，王沐霖已经参演了多部轻喜剧作品，对于市井小人物的刻画可谓愈加丰满立体，对于轻喜剧风格的驾驭也显得愈发从容自如。然而，他从未试图将自己局限或固化为某一类标签，而是始终保持着开放的姿态，不断尝试在不同阶段所渴望挑战的各类角色，以此拓宽自身的表演边界。