2012年主演諜戰動作劇《致命名單》，飾演郭佳林，是北原醫科大學的學生，生性老實憨厚、踏實穩重，一直深愛著自己的同學林雪 。該劇以一份致命名單的丟失為主線，引起國共兩黨高層震動，上演了一場相互猜疑彼此立場身份的無間道大戲。該劇于2013年2月14日于貴州、河南、吉林衛視播出 。
2014年主演電視劇《烽火英雄傳》 ，孟蔚在劇中飾演白公子，本是衣食無憂的白家莊少爺，意氣風發的書生，卻生逢亂世，憑著自己的抱負和一腔熱血走上革命道路 。主要講述了抗日戰爭期間，云城地區地下組織力量與日軍進行斗爭的故事 。于2014年10月20日在上海新聞綜合頻道播出 。同年參演由陳皓威、國建勇執導，陳思誠、杜淳、于震、李光潔、王麗坤等人主演的偶像戰爭戲《戰神》 ，劇中，孟蔚飾演的陳一辰被觀眾稱為“眼鏡小軍師”，本劇依托龍大谷的命運變遷，講述了抗日戰爭的時代背景下，英雄們的悲歡離合，生離死別，描繪出一部豪放而又激昂的戰爭史詩 。該劇于2014年10月在江蘇衛視、貴州衛視、黑龍江衛視播出 ，9月21日，登陸浙江衛視中國藍劇場 。
2013年出演電視劇《東北抗日聯軍》，該片謳歌了趙一曼、楊靖宇、趙尚志等革命英雄舍身衛國、英勇抗日的愛國主義情操，孟蔚在劇中飾演于炳成一角 。
2015年主演田園青春勵志劇《大村官之放飛夢想》，孟蔚飾演城市富二代包圍 ，該劇于2015年3月8日在黑龍江衛視播出 。同年主演抗戰戲《終極使命》，飾演許松 ，該劇由謝德麟執導，于曉光、劉曉潔、謝孟偉等主演，講述了全面戰爭爆發前夕，由幾個不同背景的進步青年組成的一支抗日殺奸聯盟，以雙重身份潛伏特工的方式秘密竊取情報、保護、營救愛國人士，阻止日本的侵略活動 ，于2016年9月11日登陸重慶衛視黃金檔 。2015年，與谷智鑫、嚴屹寬、趙韓櫻子、袁弘等主演抗戰劇《血染大青山》 ，飾演抗大政委林邦彥 。該劇于2017年11月7日在四川衛視黃金檔播出 。
2016年參演電視劇《遠大前程》 ，該劇由陳思誠擔任監制和總編劇，謝澤執導 ，陳思誠、袁弘、佟麗婭、郭采潔、趙立新、倪大紅、劉奕君、果靜林、李念、劉昊然、譚凱、富大龍、杜志國、成泰燊等主演 。于2018年4月1日登陸湖南衛視金鷹獨播劇場，并在騰訊視頻、優酷、愛奇藝、芒果TV、樂視視頻同步播出。
2018年主演電視劇《媚者無疆》 ，該劇改編自半明半寐同名小說，由徐紀周監制，張偉擔任制片人，易軍執導，李一桐、屈楚蕭、汪鐸、李子峰、徐潔兒、郭雪芙等聯合出演 ，于2018年7月24日在優酷平臺全網獨播 ，2019年1月12日，該劇獲第三屆金骨朵網絡影視盛典年度十大精品網絡劇獎 。同年出演王雷、劉濤領銜主演的年代創業劇《追夢》，飾演管管 ，該劇于2020年11月10日在中央電視臺綜合頻道首播，并在愛奇藝、優酷、騰訊視頻同步播出 。
2019年主演青春愛情電影《七月之后》 ，飾演伍洛七 ，該片由連子執導，2021年7月22日，獲第六屆溫哥華國際華語電影節“紅楓葉獎” 。同年，出演網劇《我就是這般女子》，飾演王德 ，該劇改編自月下蝶影同名小說，由陳偉祥、楊小波執導，關曉彤、侯明昊等主演 ，于2021年1月18日在騰訊視頻全網獨播 。
2021年出演由愛奇藝、長信傳媒聯合出品，郭靖宇監制，柏杉任總導演 ，楊旭文、楊志剛領銜主演的探案懸疑劇《唐朝詭事錄》，在劇中飾演邢穎 。同年出演由余丁執導，侯京健、李乃文主演的電視劇《數風流人物》 ，飾演劉仁靜。
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