2015年2月，参加东方卫视春晚，并现场演唱了个人原创单曲《长大》 ；同年，与黄晓明、徐峥、赵文瑄、罗晋合作主演古装传奇电影《大唐玄奘》，在片中饰演男主角玄奘的大徒弟净慧，与黄晓明饰演一对师徒，这是他的首部电影作品 。

2016年，与冯绍峰、宋茜、马天宇合作主演根据郭敬明同名小说改编古装玄幻剧《幻城》，在剧中饰演守界使者秦楚，这是他的首部电视剧作品 ；同年，与曾虹畅、李倩、程砚秋、武强合作主演根据肖克凡同名小说改编的民国情感剧《天津大码头》，在剧中饰演单纯直率但又鲁莽冲动的虞家二少爷虞云隆 ；12月，参加湖南卫视礼仪公益节目《中华文明之美》的录制 ；此外，他还与林峰、唐艺昕、张睿合作主演了古装爱情传奇剧《独步天下》，在剧中饰演努尔哈赤第十五子豫亲王爱新觉罗·多铎。

2017年3月8日，其主演的现代玄幻剧《幻城凡世》在腾讯视频首播，而他在剧中则饰演了痴情的富二代秦楚 ；4月28日，其出演的古装传奇剧《思美人》在湖南卫视首播，而他在剧中则饰演了秦惠文王与芈八子之子秦昭襄王赢稷 ；6月9日，其出演的都市穿越网络剧《思美人之山鬼后裔》在爱奇艺首播；同年，与张雪迎、秦俊杰、黄圣池联袂主演青春爱情剧《泡沫之夏》，在剧中饰演尹夏沫的弟弟尹澄 。

2018年8月20日，由周迅、霍建华领衔主演的清装宫廷剧《如懿传》播出，黄德毅在剧中饰演田姥姥的儿子田俊 。

2019年，与杜淳、刘奕君联袂主演冒险悬疑剧《无主之城》，饰演哑巴二二 。

2020年7月，和鹿晗、吴磊合作的热播剧《穿越火线》，黄德毅在剧中饰演阿明 ；同年，参演抗疫题材时代报告剧《在一起》之单元《生命的拐点》 。

黄德毅外形酷似柯震东，他除了拥有能俘获人心的阳光笑容，还有一身过人的音乐技能 。而他在电视剧《天津大码头》中，换上民国装不仅英俊，而且还很有气质 。黄德毅虽未脱年少的稚气，但阳光般的笑容足以融化人心，他在电视剧《幻城》中，将秦楚的暖男特质发挥到了极致（网易评） 。

黄德毅不仅声线动人，还精通钢琴、吉他等多种乐器，他在舞台上的表演电力十足 。黄德毅痞帅随性，时而活力张扬，运动感十足，时而霸气外露，展现血气方刚，痞帅气十足（新浪评） 。