2012年主演谍战动作剧《致命名单》，饰演郭佳林，是北原医科大学的学生，生性老实憨厚、踏实稳重，一直深爱着自己的同学林雪 。该剧以一份致命名单的丢失为主线，引起国共两党高层震动，上演了一场相互猜疑彼此立场身份的无间道大戏。该剧于2013年2月14日于贵州、河南、吉林卫视播出 。

2014年主演电视剧《烽火英雄传》 ，孟蔚在剧中饰演白公子，本是衣食无忧的白家庄少爷，意气风发的书生，却生逢乱世，凭着自己的抱负和一腔热血走上革命道路 。主要讲述了抗日战争期间，云城地区地下组织力量与日军进行斗争的故事 。于2014年10月20日在上海新闻综合频道播出 。同年参演由陈皓威、国建勇执导，陈思诚、杜淳、于震、李光洁、王丽坤等人主演的偶像战争戏《战神》 ，剧中，孟蔚饰演的陈一辰被观众称为“眼镜小军师”，本剧依托龙大谷的命运变迁，讲述了抗日战争的时代背景下，英雄们的悲欢离合，生离死别，描绘出一部豪放而又激昂的战争史诗 。该剧于2014年10月在江苏卫视、贵州卫视、黑龙江卫视播出 ，9月21日，登陆浙江卫视中国蓝剧场 。

2013年出演电视剧《东北抗日联军》，该片讴歌了赵一曼、杨靖宇、赵尚志等革命英雄舍身卫国、英勇抗日的爱国主义情操，孟蔚在剧中饰演于炳成一角 。

2015年主演田园青春励志剧《大村官之放飞梦想》，孟蔚饰演城市富二代包围 ，该剧于2015年3月8日在黑龙江卫视播出 。同年主演抗战戏《终极使命》，饰演许松 ，该剧由谢德麟执导，于晓光、刘晓洁、谢孟伟等主演，讲述了全面战争爆发前夕，由几个不同背景的进步青年组成的一支抗日杀奸联盟，以双重身份潜伏特工的方式秘密窃取情报、保护、营救爱国人士，阻止日本的侵略活动 ，于2016年9月11日登陆重庆卫视黄金档 。2015年，与谷智鑫、严屹宽、赵韩樱子、袁弘等主演抗战剧《血染大青山》 ，饰演抗大政委林邦彦 。该剧于2017年11月7日在四川卫视黄金档播出 。

2016年参演电视剧《远大前程》 ，该剧由陈思诚担任监制和总编剧，谢泽执导 ，陈思诚、袁弘、佟丽娅、郭采洁、赵立新、倪大红、刘奕君、果静林、李念、刘昊然、谭凯、富大龙、杜志国、成泰燊等主演 。于2018年4月1日登陆湖南卫视金鹰独播剧场，并在腾讯视频、优酷、爱奇艺、芒果TV、乐视视频同步播出。

2018年主演电视剧《媚者无疆》 ，该剧改编自半明半寐同名小说，由徐纪周监制，张伟担任制片人，易军执导，李一桐、屈楚萧、汪铎、李子峰、徐洁儿、郭雪芙等联合出演 ，于2018年7月24日在优酷平台全网独播 ，2019年1月12日，该剧获第三届金骨朵网络影视盛典年度十大精品网络剧奖 。同年出演王雷、刘涛领衔主演的年代创业剧《追梦》，饰演管管 ，该剧于2020年11月10日在中央电视台综合频道首播，并在爱奇艺、优酷、腾讯视频同步播出 。

2019年主演青春爱情电影《七月之后》 ，饰演伍洛七 ，该片由连子执导，2021年7月22日，获第六届温哥华国际华语电影节“红枫叶奖” 。同年，出演网剧《我就是这般女子》，饰演王德 ，该剧改编自月下蝶影同名小说，由陈伟祥、杨小波执导，关晓彤、侯明昊等主演 ，于2021年1月18日在腾讯视频全网独播 。

2021年出演由爱奇艺、长信传媒联合出品，郭靖宇监制，柏杉任总导演 ，杨旭文、杨志刚领衔主演的探案悬疑剧《唐朝诡事录》，在剧中饰演邢颖 。同年出演由余丁执导，侯京健、李乃文主演的电视剧《数风流人物》 ，饰演刘仁静。