2015年10月，宋威龙成为欢娱影视旗下的签约艺人；12月，参与湖南卫视创意实境游戏秀节目《全员加速中》，因在第六期“触不到的恋人”中扮演彩虹谷王家少爷王晓而被观众所熟知，这也是其首次从模特跨界演员。

2016年1月，作为“天天小兄弟”成员之一加入湖南卫视脱口秀节目《天天向上》，在节目中初次亮相的宋威龙就与其余兄弟一起展示了他的舞蹈处女作，获得颇高人气；3月21日，参演朴熙坤执导的爱情电影《我爱喵星人》，在剧中饰演一个喵星人；4月25日，与姜潮、张子枫合作主演由张嘉辉监制的电影《岁月忽已暮》，在剧中饰演学霸江海；6月30日，客串民国玄幻爱情网剧《半妖倾城》；随后，搭档陈都灵、佟大为主演电影《破梦游戏之不醒城》，在片中饰演男主角南极；11月28日，与宋芸桦合作主演青春爱情电影《我的青春都是你》，在片中饰演品学兼优的校园风云人物方予可；12月30日，客串民国玄幻爱情网剧《半妖倾城Ⅱ》，在剧中继续饰演应龙一角。

2017年1月21日，根据自天衣有风的同名小说改编的古装剧《凤囚凰》开机拍摄，他在剧中饰演神秘的白衣少年容止，这也是他出演的第一部电视剧作品；2月14日，奇幻爱情网剧《我与你的光年距离》首播，宋威龙在剧中饰演性格冷漠的偶像歌手顾世一，该剧上映一个月播放量突破10亿；6月，主演改编自安妮宝贝首篇长篇小说的同名电视剧《彼岸花》，并在剧中饰演桀骜不驯、霸道果敢的知名策展人林和平。

2018年，宋威龙参加《高能少年团》。同年7月，搭档宋茜、虞书欣等主演了都市情感剧《资深少女的初恋》。

2019年9月，参演的青春成长治愈类电视剧《以家人之名》在厦门正式开机。