2012年，邓伦被琼瑶选定，参演李晟、张睿主演的青春恋爱励志电视剧《
花非花雾非雾》，饰演暗恋白梦华的同事徐浩，与杨紫饰演的白梦华被称为“完善情人”。2013年10月，与海陆、邱泽合作的恋爱偶像电视剧《超级灰姑娘》杀青，邓伦在剧中饰演杜齐花的弟弟杜齐天一角；7月，与《花非花雾非雾》各主演配合介入综艺节目《康乐大本营》的录制。2014年3月，再次与李晟合作，参演民国电视剧《
新京华烟云》，饰演姚木兰的弟弟姚迪非。同年，邓伦还参演了都市感情笑剧《
恋爱上上签》，饰演长相白皙、性情忸怩、不善社交的工商治理专业结业生孙小飞，这是邓伦首次作为男一号出演电视剧。2015年邓伦与朱丹合作出演《
待嫁老爸》，饰演的苏达与朱丹饰演的苏简是同父异母的姐弟，为赞助姐姐获得真爱，苏达一起为姐姐保驾护航。2015年出演《封神》，在剧中饰演狐妖。同年介入拍摄《
白鹿原》，在剧中饰演鹿兆海。
