2016年，胡一天出演由郭敬明监制的青春偶像剧《夏至未至》，在剧中饰演欧俊一角，而这也是他的首部影视剧作品。
2017年11月，胡一天首次担纲男主角，与沈月合作主演青春爱情剧《致我们单纯的小美好》，在剧中饰演外冷内热的傲娇医生江辰，并演唱了片尾曲《是梦吧》，凭借该剧获得腾讯视频星光大赏年度电视剧潜力男演员奖。12月，参加湖南卫视《快乐大本营》。
2018年，加盟悬念式户外真人秀《二十四小时第三季》。
胡一天清新男神的独特气质在出道之始便给粉丝留下了深刻印象。胡一天颜值高、性格外冷内热，个性神似《致我们单纯的小美好》中的江辰。
胡一天在电视剧《夏至未至》中的惊鸿一瞥给观众们留下了深刻的印象他外形清新，又是典型的摩羯座性格，外冷内热的特点与他在电视剧《致我们单纯的小美好》所饰演的江辰一角不谋而合，到位呈现国民校草的高冷与傲娇，剧迷纷纷表示他就是人们心里的江辰、像是从书中走出来一样。胡一天还演唱了电视剧片尾曲《是梦吧》，用低音炮嗓音唱出了歌曲背后的深情婉转，剖析出角色的细腻心事，可以说是一个颜艺、演艺、歌艺俱佳的大男孩。
