2015年，還在高中就讀的郭子凡參演了青春疼痛網絡劇《會痛的17歲》。之后，加入養成節目《燃燒吧少年》訓練營成為天娛練習生，并通過篩選成為16名錄制節目選手之一；該節目于11月21日在浙江衛視播出。同期錄制由騰訊視頻出品的直播節目《少年頻道》。12月26日，科幻微電影《光》在浙江衛視播出，在片中郭子凡飾演一名在外太空的人類，解救遇到危險的馬思純。12月31日，亮相于浙江衛視“奔跑吧2016”跨年演唱會，與隊友串燒表演《今天你要嫁給我》和節目主題曲《Be a Man》。
2016年1月，參與拍攝公益主題短片《少年自救防火墻》。2月6日在《燃燒吧少年》總決賽直播中，郭子凡與隊友獲得總分503分贏得比賽，并以舞蹈擔當的身份與伍嘉成、谷嘉誠和趙磊獲得X-Fire團體封號。9月24日，X玖少年團同名數字專輯《X玖》上線，專輯共收錄了《以己之名》、《B.O.Y.S》、《永字八法》和《Be A Man》四首歌曲，僅一分鐘累計購買量突破一萬。9月28日，參加X玖少年團出道發布會并以舞蹈擔當的身份正式出道；同時，與隊友首次現場表演《以己之名》。9月29日，參演的校園星座超能力網絡劇《超星星學園》在騰訊上線，郭子凡搭檔洪辰，在劇中飾演周董一角，保護白白。11月6日，參加首屆粉絲嘉年華年度盛典并演唱《以己之名》，隨X玖少年團獲得“明星勢力榜年度新人團體”獎項。11月19日，組合網絡綜藝《X玖少年頻道》在騰訊視頻上線。12月10日，參加騰訊視頻星光大賞盛典，并獲得了“年度青春大勢男團獎”。12月31日，在江蘇衛視“17聚幸福”跨年演唱會上表演歌曲《B.O.Y.S》。
2017年1月20日，加盟湖南衛視小年夜春晚，演繹經過改編的小虎隊歌曲《新年快樂》，為觀眾唱響新年祝福。2月18日，隨組合參與錄制的嘉賓訪談游戲綜藝節目《快樂大本營》在湖南衛視播出，展示了自己的舞蹈才藝。3月24日，隨組合參與錄制的以”春天在哪里“為主題的娛樂脫口秀節目《天天向上》在湖南衛視播出。4月2日，隨組合在上海舉行以“以己之名”為主題的演唱會。4月28日，隨組合為騰訊游戲《天天炫斗》演唱三周年主題曲《炫斗青春》。之后，在亞洲金曲大賞和亞洲新歌榜上，隨組合獲得兩項“年度最受歡迎團體獎” 。11月29日，郭子凡作為北京電影學院學生代表之一和中國百所高校學生代表在共青團中央學校部指導下共同錄制的《中國夢》青春版MV上線。12月31日，再度加盟江蘇衛視“2018讓幸福照亮你”跨年演唱會，串燒表演《亂世巨星》和《We Want What We Want》 。
2018年1月，隨組合發布第二張專輯《Keep Online》，專輯收錄《We Want What We Want》、《永不下線的，才算愛嗎》和《Big Show》等歌曲。2月15日，隨組合參加的以“喜到福到好運到”為主題的《春晚倒計時》在中央電視臺綜藝頻道播出，在節目中表演《新年快樂》。2月16日，參演的東方魔幻冒險喜劇片《捉妖記2》在中國內地上映，在片中飾演了永寧村少妖團成員之一? ；同時，隨劇組《捉妖記2》參與錄制的室內競技真人秀節目《王牌對王牌第三季》在浙江衛視播出。2月17日，隨組合參與錄制的由中華全國體育總會主辦的節目《奔跑吧，新時代——2018體育嘉年華》在東方衛視首播，在節目中與張常寧和雷聲合唱歌曲《我要上奧運》。5月23日，參演的古裝言情偶像劇《哦！我的皇帝陛下第二季》在騰訊視頻上線，在劇中郭子凡飾演嚴以律己、知人善任的北堂靖。5月4日，由中宣部、教育部、共青團中央指導，中央廣播電視總臺承辦的《筑夢新時代》——2018年“五月的鮮花”全國大中學生文藝會演在中央電視臺綜合頻道播出，郭子凡隨組合與SNH48共同演唱《最好的舞臺》。10月4日，隨組合在杭州舉行“Keep Online”巡回演唱會首站 。
2019年5月4日，由北京電影學院各院系青年學生運用專業所學，跨院系聯合創作拍攝原創MV《青春路上》發布，郭子凡作為表演系學生參與演唱歌曲，獻禮紀念五四運動100周年。7月31日，參演的由汪俊執導的都市情感勵志劇《小歡喜》在東方衛視、浙江衛視首播，郭子凡在劇中飾演高三學生季楊楊，面對各種各樣“成長的煩惱”；郭子凡憑該角色獲得國劇盛典“青春演藝新生代”獎。9月10日，根據泰國電視劇《極限S：滑板篇》改編的《極限17：滑魂》在騰訊視頻和芒果TV上線，郭子凡在劇中飾演身患抑郁癥的少年楊步凡，通過學習滑板收獲友誼、走出人生陰霾。11月，與馮紹峰、文淇合作主演輕科幻冒險懸疑劇《致命愿望》。
2020年，參演獻禮建黨百年主旋律電影《1921》。
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