2006年12月，林宥嘉報名參加了臺灣中視的音樂選秀節目《超級星光大道第一屆》分區初選，而在此前他沒有參加過正式的歌唱比賽。2007年1月26日，林宥嘉在“百萬巨星殊死戰”中演唱《愛》獲得16分晉級；在之后的比賽中演唱了《你把我灌醉》、《你是我的眼》等參賽歌曲，獲得8次滿分記錄；7月6日，林宥嘉以一曲《Creep》獲得滿分25分，奪得星光大道總冠軍，并于賽后和華研國際音樂簽下六年唱片和經紀合約，從而正式開始其個人歌手職業生涯；同年，與劉力揚獻唱韓劇《太王四神記》片尾曲《傳說》；12月29日，與周定緯、潘裕文、許仁杰、楊宗緯在臺灣舉辦“星光老師同學會”演唱會。
2008年3月起，與許仁杰、楊宗緯等在馬來西亞、香港舉辦“星光幫之老師同學會”演唱會；3月15日起，在臺北、臺中、高雄舉辦“林宥嘉2008迷宮巡回演唱會”；6月3日，發行首張音樂專輯《神秘嘉賓》，該專輯獲得IFPI香港唱片銷量大獎“十大銷量國語唱片”，而專輯則收錄了《眼色》、《殘酷月光》等在內的十首歌曲；7月5日，擔任第19屆臺灣金曲獎表演嘉賓，并演唱張國榮的歌曲《我》。
2009年10月30日，發行第二張音樂專輯《感官/世界》，其中收錄了《說謊》、《心酸》等在內的11首歌曲 。該專輯首周拿下G-Music銷售榜冠軍，并在中華音樂人交流協會上獲得“年度十大專輯”，林宥嘉個人則憑借該專輯提名第20屆臺灣金曲獎最佳新人獎；同年，主演音樂微電影《針尖上的天使》；12月9日，在北京舉行“感官/世界”巡回音樂會。
2010年4月起，在香港、臺北、上海等兩岸三地舉行“感官/世界”巡回音樂會 ；4月25日，憑借《說謊》在新城國語力頒獎禮上獲得“新城國語力歌曲”、“優秀演繹獎”以及“最受歡迎偶像”三個獎項；并在MusicRadio中國TOP排行榜獲得“年度港臺金曲”、“港臺校園人氣歌手”獎 ；同年，與張靜初、朱雨辰合作出演了愛情短片《愛在微博蔓延時》。
2011年5月6日，發行第三張音樂專輯《美妙生活》，其中收錄了《想自由》、《自然醒》等在內的11首歌曲。該專輯入圍了第23屆臺灣金曲獎“最佳國語專輯獎”，并在第17屆新加坡金曲獎上包攬了“年度專輯大獎”、“榜上風光獎”以及“飛躍大獎”三個獎項；6月1日，其與余文樂、張靜初合作主演的首部電影作品《醉后一夜》上映，林宥嘉則在片中飾演化妝師琛杰；8月起，在上海、廣州、杭州等地舉行“神游世界巡回演唱會” ；同年，搭檔楊子珊等出演了愛情微電影《變幻的年代》。
2012年6月2日起，在臺北、倫敦、新加坡等地舉行了七場“神游世界巡回演唱會”；6月22日，發行第四張音樂專輯《大小說家》，其中收錄了《浪費》、《傻子》等在內的10首歌曲。該專輯發行首周拿下G-music和五大金榜雙榜冠軍，林宥嘉個人則憑借該專輯提名第24屆臺灣金曲獎“最佳國語男歌手”，并在中華音樂人交流協會上獲得“年度十大優良專輯”，是繼《感官/世界》與《美妙生活》后第三度獲得該獎項；同年，為2D動畫片《腳趾上的星光》配音。
2013年1月5日起，在南京、澳門、馬來西亞等地舉行了六場“神游世界巡回演唱會” ；2月9日，首次登上央視春晚的舞臺，并與張杰共同演唱《給我你的愛》 ；7月19日，出版音樂概念書籍《我們從未不認識》。
2014年4月起，在香港、臺北、上海舉行“口的形狀巡回演唱會”；5月23日，推出單曲《口的形狀》，并擔任詞曲創作。2015年8月24日，由林宥嘉譜曲，并與陳珊妮合唱的單曲《如同悲傷被下載了兩次》發行；同年，為古裝武俠劇《秦時明月》獻唱片頭曲《天將明》。
2016年6月起，在高雄、北京、深圳等地舉行了七場“THE GREAT YOGA 世界巡回演唱會”；6月17日，其首度擔任制作人的第五張音樂專輯《今日營業中》發行，專輯則收錄了《我已經敢想你》、《勿忘你》等在內的13首歌曲 ，亦憑借《天真有邪》獲得全球流行音樂金榜2016上半年度20大金曲獎；9月18日，在江蘇衛視音樂競猜類節目《蒙面唱將猜猜猜》第一輪中以“幫我消消黑眼圈”形象演唱《舞娘》并晉級第二輪，在第二輪中以一曲《成全》成功揭面；同年，相繼為各類電影演唱了插曲《全世界誰傾聽你》、主題曲《長大的童話》等。
2017年1月，推出個人原創單曲《巨人的肩膀》；2月，獻唱《金剛狼3：殊死一戰》中國大陸宣傳推廣曲《讓世界毀滅》；3月22日，推出單曲《新預感》；4月，在臺北、杭州、沈陽等地舉行“THE GREAT YOGA 世界巡回演唱會”；5月16日，憑借《今日營業中》入圍第28屆臺灣金曲獎最佳國語男歌手；11月22日，獲得第14屆年度先生盛典年度男歌手獎。
2018年6月3日，擔任hito流行音樂獎頒獎人 。2019年6月，作為導師加盟臺灣音樂選秀綜藝節目《聲林之王2》。 8月7日，中央廣播電視總臺七夕特別節目《天下有情人》，林宥嘉撩獻唱《致姍姍來遲的你》。
2019年8月7日，參加中央廣播電視總臺七夕特別節目《天下有情人》，林宥嘉獻唱《致姍姍來遲的你》。
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