2012年12月，《小時代》片方公布作家崇光一角由陳學冬飾演 。

2013年，他出演的《小時代》和《小時代·青木時代》相繼上映 。

2014年7月16日，由陳學冬演唱的《小時代3》主題曲《不再見》發布 。7月17日，陳學冬出演的電影《小時代3》在中國公映 。10月，陳學冬參加湖南衛視真人秀《一年級》，與小宋佳合作，擔任實習班主任[7-8] 。 該活動已于2014年11月底結束。11月28日，陳學冬參演的愛情喜劇電影《壞姐姐之拆婚聯盟》在中國大陸上映[1-2] 。

2015年1月，2014新浪微博之夜在北京國貿三期隆重舉行，剛剛結束忙碌倫敦時裝周的陳學冬亮相紅毯，獲封“微博年度男神” 。3月5日，陳學冬參與配音的真人動畫電影《帕丁頓熊》在中國大陸上映，陳學冬為主角帕丁頓熊配音 。3月11日，陳學冬確定出演由張藝謀執導的電影《長城》 。3月17日，確定參演《從天兒降》。