2017年3月9日，出演韩国Mnet音乐节目《M!Countdown》，首次以韩国Cube娱乐公司练习生身份公开亮相；4月7日起，赖冠霖出演Mnet音乐选秀节目《PRODUCE101第二季》，并最终在该节目中获得第七名的成绩，成功获得出道资格；8月3日，随组合出演的首部团体综艺节目《WannaOneGo》开播；7日，随组合发行首张迷你专辑《1X1=1（TOBEONE）》，该专辑共收录了包括主打曲《Energetic》在内的7首歌曲；同日，随组合在首尔高尺巨蛋举行“WannaOnePremierShow-Con”出道ShowcaseConcert，正式出道；8月16日，随组合出演MBC音乐节目《ShowChampion》，并凭借首张迷你专辑主打曲《Energetic》获得出道之后的首个一位；9月20日，随组合在第一届SORIBADA最佳音乐大奖颁奖典礼中获得了“新韩流RisingHotStar”赏；10月31日，随组合在2017BUSANONEASIAFESTIVAL中获得了RisingStar奖；11月13日，随组合发行第一张迷你专辑改版专辑《1-1=0(NOTHINGWITHOUTYOU)》，该专辑共收录了11首歌曲；11月15日，随组合参加了2017ASIAArtistAwards，并获得“三星pay赏”和新人奖歌手部门“两个奖项；同年，赖冠霖随组合在2017Mnet亚洲音乐大奖中获得了“BestOfNext”、“男子新人奖”、“最佳男子组合”三个奖项；12月2日，随组合参加了2017Melonmusicawards，获得”新人奖“和”KakaoHotStar“两个奖项，并且获得最佳歌曲TOP10。

2018年1月10日，随组合出席第32届金唱片大赏颁奖典礼，并获得新人奖；23日，随组合组合WANNAONE出席了韩国EDAILY文化大奖，并获得最佳盛典奖；25日，随组合在第27届首尔歌谣大赏获得本赏与新人奖两个奖项；3月19日，随组合发行第二张迷你专辑《0+1=1(IPROMISEYOU)》；6月4日，随组合发行特别专辑《1÷x=1(Undivided)》；11月19日，随组合发行首张正规专辑《1¹¹=1（POWEROFDESTINY）》，该专辑收录了主打歌《春风》以及《火花游戏》等11首歌曲；12月10日，随组合获得2018MAMABestTrend奖。12月14日，随组合获得2018MAMA香港场颁奖典礼BestUnit奖；12月31日，与经纪公司SWINGEntertainment的合约结束，随后宣布签约中国经纪公司好好榜样，并首次亮相中国北京，官宣为著名IP改编剧《初恋那件小事》男主。

2019年1月24日至27日，随组合在韩国首尔高尺天空巨蛋举行告别演唱会《2019WannaOneConcert》，随后，WANNAONE组合正式解散2月1日，主演的电视剧《初恋那件小事》开机；2月19日，登上湖南卫视元宵喜乐会，献唱歌曲《儿时》；3月2日，个人国内综艺首秀《快乐大本营》播出。3月11日，与男团PENTAGON成员郑禹奭组成小分队“WOOSEOKXKUANLIN”，并发行首张迷你专辑《9801》出道，主打歌《I'maStar》，其中收录他的Solo单曲《Hypey》与《GoodFeeling》，而《Hypey》由王嘉尔参与Feat；3月20日，参加的综艺节目《一周偶像》播出；4月6日，在首尔松坡区奥林匹克公园奥林匹克大厅举行"2019LAIKUANLINFanMeeting"粉丝见面会，并由此揭开亚洲巡回粉丝见面会的序幕，并于4月20日、4月30日、5月11日、5月19日分别在曼谷、新加坡、香港、台北举行"2019LAIKUANLINFanMeeting"粉丝见面会；6月1日，受邀出席中国青年公益榜样盛典，并被授予“中国青年明星公益新力量”称号；6月29日，作为嘉宾出席“库里中国行”上海站；7月2日，其参加的腾讯视频全明星篮球竞技真人秀节目《超级企鹅联盟Super3:星斗场》在腾讯体育、腾讯视频、腾讯新闻播出；7月27日加盟2019青春芒果夜，亮相舞台演唱《讯号(MidnightBlue)》；8月4日，跨界助阵“姚基金慈善赛”，助力体育公益赛事；10月1日，作为飞行嘉宾参与在芒果TV播出的青春励志真人秀《一路成年》；10月23日，主演的电视剧《初恋那件小事》在湖南卫视青春进行时剧场首播，他还为该剧演唱了主题曲《初恋》；11月16日，作为嘉宾第二次参与《快乐大本营》播出；12月6日，发行单曲《赞赞新时代》；12月13日，作为飞行嘉宾参加的综艺节目《亲爱的客栈》第三季在湖南卫视播出。

2020年6月1日，参与北京首钢DOMORE公益赛，助力实现小朋友篮球梦；6月22日，主演的电视剧《别想打扰我学习》开机，在剧中饰演林骁然；10月1日，与佟丽娅/王丽达等众星合唱《我的祖国》MV于零点全平台上线发布，音频独家上线网易云；参与录制中央广播电视总台文艺节目中心系列节目《江山如画国庆音乐会》，与谷嘉诚、李治廷同台演唱《龙的传人》，并于10月1日晚19：30分在CCTV15音乐频道首播；2020年12月4日，以飞行嘉宾参加录制的《奔跑吧·黄河篇》播出。

2021年3月10日，主演的青春成长剧《别想打扰我学习》在湖南卫视首播，芒果TV同步播出，在剧中饰演“林骁然”，并献唱主题曲《冲吧少年》；4月10日，作为嘉宾第三次参与《快乐大本营》播出；4月21日，官宣作为固定嘉宾加盟腾讯视频群居生活体验类真人秀《五十公里桃花坞》，担任桃花坞“居民”；4月29日，空降新浪体育官微直播间参与“CBA总决赛”，与球迷们一起聊球；5月23日，以固定嘉宾倾情加盟的腾讯视频群居生活体验类真人秀《五十公里桃花坞》在腾讯视频正式开播。

2021年9月25日，首次执导的公益短片《冬天和春天打架》正式于微博及哔哩哔哩两大平台上线，该片讲述了凉山彝族自治州喜德县拉克乡的一个村庄里时刻对抗着的留守姐弟的日常，姐姐默默照顾着家里的老小，常因弟弟不学无术而生气，弟弟对姐姐的管教十分逆反，回家时脸上常带着打架留下的伤。但因为一次能去深圳与父母相聚的合唱团选拔，这对姐弟偶然照见了彼此的心意，唱出了自己的内心。《冬天和春天打架》入围了2021年意大利罗马独立电影奖年度“影展最佳”提名。并且获得了该电影奖6月份“月度竞赛”的“最佳导演”、“最佳女主角”、“影展最佳”、“最佳摄影”以及“最佳造型”。同名影像展也于2021年9月23日—9月25日在成都温暖开展，展览全区域免费开放，展映了在四川凉山彝族自治州喜德县拉克乡拍摄短片时的相关影像。

2022年6月17日，主演的都市情感剧《爱情应该有的样子》播出。