胡一天大學(xué)畢業(yè)后，本過著朝九晚五的生活，此后在朋友的建議下改行進(jìn)入模特行業(yè)，完全沒有經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)的他只用了兩個(gè)月就接拍了多個(gè)品牌廣告，因一個(gè)偶然的機(jī)會(huì)而被華策影視挖掘，由此進(jìn)入演藝圈。

2016年，胡一天出演《貓的樹》系列微電影。同年，他出演由郭敬明監(jiān)制的青春偶像劇《夏至未至》，在劇中飾演歐俊一角，這也是他的首部影視劇作品。

2017年11月，胡一天與沈月領(lǐng)銜主演青春愛情劇《致我們單純的小美好》，在劇中飾演外冷內(nèi)熱的傲嬌醫(yī)生江辰，并演唱了片尾曲《是夢吧》。12月3日，憑借《致我們單純的小美好》獲騰訊視頻星光大賞年度潛力電視劇男演員獎(jiǎng)。?

2017年12月11日，湖南衛(wèi)視正式公布，胡一天確認(rèn)加盟2017-2018湖南衛(wèi)視跨年演唱會(huì)；12月23日，亮相《快樂大本營》；12月，加盟《二十四小時(shí)》第三季。

2018年1月1日，榮獲“2017國劇盛典青春網(wǎng)絡(luò)新生代”榮譽(yù)。2月8日，參加2018湖南衛(wèi)視春節(jié)聯(lián)歡晚會(huì)。2月16日，參加“夢圓萬家，春滿東方”2018東方衛(wèi)視春節(jié)聯(lián)歡晚會(huì)。3月10日，參加綜藝節(jié)目《快樂大本營》。3月29日，加入《快樂大本營》，擔(dān)任《下一站是我》的“首席孵化官”。7月15日，參演電視劇《青春須早為》。9月2日，參加綜藝節(jié)目《新舞林大會(huì)》。10月22日，憑借《致我們單純的小美好》入圍第24屆華鼎獎(jiǎng)中國百強(qiáng)電視劇最佳新銳演員獎(jiǎng)。

2019年1月11日，獲荔枝2018年度盛典“荔枝年度聲魅大咖獎(jiǎng)”。1月12日，參加的綜藝節(jié)目《快樂大本營》在湖南衛(wèi)視播出。同年，參演的電視劇《暗戀橘生淮南》播出，在劇中飾演盛淮南。6月6日，發(fā)行合唱單曲《神奇的漢字》。7月9日，主演的電視劇《親愛的，熱愛的》播出，在劇中飾演吳白。8月25日，參加的綜藝節(jié)目《天天向上》在湖南衛(wèi)視播出。

2020年1月16日，主演的電視劇《絕代雙驕》在央視8套和愛奇藝播出，在劇中飾演花無缺、江楓。3月24日，主演的電視劇《民國奇探》在愛奇藝播出，在劇中飾演路垚。5月，參演電視劇《親愛的摯愛的》，在劇中飾演吳白。6月8日，參加的漢字益智挑戰(zhàn)節(jié)目《神奇的漢字第二季》定檔在湖南衛(wèi)視播出。9月15日，獲第七屆中國電視好演員綠組男演員提名。10月，參演電視劇 《小風(fēng)暴之時(shí)間的玫瑰》，在劇中飾演高山。同年，參演電視劇《你好神槍手》。

胡一天顏值頗高，清新的獨(dú)特氣質(zhì)讓其在出道之初便給人們留下了深刻印象。他在電視劇《致我們單純的小美好》中職業(yè)造型成熟且簡約，校服、白大褂、精致西裝輪番上陣，每一種造型盡展清新男神本色，很到位地還原了江辰這一角色、（網(wǎng)易娛樂評(píng)）。

胡一天在電視劇《夏至未至》中的驚鴻一瞥給觀眾們留下了深刻的印象。他外形清新，又是典型的摩羯座性格，外冷內(nèi)熱的特點(diǎn)與他在電視劇《致我們單純的小美好》所飾演的江辰一角不謀而合，到位呈現(xiàn)國民校草的高冷與傲嬌，劇迷紛紛表示他就是人們心里的江辰、像是從書中走出來一樣。胡一天還演唱了電視劇片尾曲《是夢吧》，用低音炮嗓音唱出了歌曲背后的深情婉轉(zhuǎn)，剖析出角色的細(xì)膩心事，可以說是一個(gè)顏藝、演藝、歌藝俱佳的大男孩（騰訊娛樂評(píng)）。

2018年6月12日，胡一天被爆料于橫店某酒店夜會(huì)女性，二人在同一房間長達(dá)四個(gè)小時(shí)，與此同時(shí)，疑似二人的聊天記錄也隨之曝光。有媒體就此事聯(lián)系胡一天方工作人員，工作人員表示完全不知道這件事，隨后掛斷電話。