2015年10月15日，与霍建华、马思纯、张鲁一共同出演的悬疑爱情剧《他来了，请闭眼》首播，从而正式进入演艺圈。2016年12月19日，与靳东、陈乔恩、赵达共同参演的冒险悬疑剧《鬼吹灯之精绝古城》播出，在剧中饰演胡八一的战友小刘。

2017年，参演由李雪执导，白百何、靳东主演的医疗剧《外科风云》，在剧中饰演特殊病患肖铮；同年，参演都市心理健康题材剧《爱上你治愈我》；12月，参演的古装权谋剧《琅琊榜之风起长林》在北京卫视及东方卫视同步播出，邵伟桐在剧中饰演萧元启的亲信何成，这是他首次挑战反派角色。

2018年5月8日，邵伟桐主演的爱情励志剧《假如没有遇见你》开播，在剧中饰演男主角丁一舟，这是他首次担任主角的影视作品；5月9日，与宋茜、黄景瑜、徐开骋共同参演的奇幻爱情剧《结爱·千岁大人的初恋》播出；9月，入围第5届中国电视好演员奖（网剧组）；10月，参加浙江卫视演技竞演类励志综艺节目《我就是演员》，与洪冰瑶、张植绿、何杜娟合作表演《爱情公寓》。

2020年6月18日，与任嘉伦、张慧雯、李艺彤合作主演的古装武侠剧《暮白首》首播，在剧中饰演梅家少主梅婴。