2016年12月20日，加入香蕉娛樂成為TRAINEE18的首批十八名練習生之一 。2018年1月19日，參加的偶像競演養成類真人秀節目《偶像練習生》在愛奇藝首播 ；1月22日，公開TRAINEE18的畢業單曲《Rock the show》，高茂桐還參與了RAP詞的創作 ；隨后，與林超澤、陸定昊、姜京佐、李若天、貝汯璘、邱治諧組成男子組合TANGRAM（中文名：超燃少年團） ；5月17日，參與的真人秀節目《薩瓦迪卡Banana》上線 ；8月24日，隨組合發布的動作電影《大師兄》宣傳推廣曲《向前沖》上線 ；10月14日，發布出道單曲《Radiant》，并在北京完成出道舞臺首秀 ；10月26日，組合TANGRAM獲得鳳凰網時尚之選時尚團隊大獎 ；11月1日，參與的體娛跨界類型節目《超新星全運會第一季》由騰訊視頻播出，他在節目中參加了跳高項目 ；12月24日，隨組合推出單曲《Focus》 。
2019年1月20日，與敦煌研究院的合作單曲《畫從夢中來》發布 ；4月3日，隨組合發行第三支單曲《陪在你身邊》 ；8月3日，參與的香蕉娛樂家族演唱會《我們的演唱會》在上海舉行 ，高茂桐與TANGRAM表演了歌曲《Deja You》 ，該曲收錄于家族演唱會專輯《我們的演唱會》 ；9月13日，隨組合發行公益歌曲《Letters Of LOVE》 。
2020年8月20日，隨組合發布單曲《天際線》，該曲為都市愛情劇《他其實沒有那么愛你》的插曲 ；10月23日，為抗美援朝系列配音的動畫影片《最可愛的人》上映 。
2021年2月25日，與周彥辰、徐好等聯合主演的古裝青春校園劇《通天書院》開播，他在劇中飾演天下第一才子公子潤 ；7月29日，與施柏宇、陳昊宇聯袂主演的奇幻愛情劇《循環初戀》在愛奇藝視頻播出，飾演高三九班籃球隊隊長林嘉祁 。
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