2015年8月，她以“妙音空姐”的素人身份參加了優酷視頻歌唱娛樂節目《歌手是誰》 ，而其在節目中也展現出了不錯的演技。此后，王歆霆簽約果然娛樂 ，并以演員身份正式出道。

2017年，王歆霆出演了蘇沅峯執導的現代奇幻片《晶靈的秘密》中飾演碧璽 ；同年，其與鄭爽、陳學冬、白敬亭等人共同出演的現代青春言情劇《夏至未至》上星播出，她在劇中飾演了花癡、愛美的小蘿莉姚娜娜 ；12月，王歆霆還在神話動作片《悟空日記1重生篇》中飾演了溫柔勇敢的女主角柳如煙 。

2018年，王歆霆主演的都市奇幻懸疑片《花悸》上線播映，她在片中飾演的女一號羅柯，外表柔美，個性活潑又倔強要強，是青山大學的大三女生 ；7月，其領銜主演的校園青春勵志片《了不起的高二八班》上映，片中她飾演了品學兼優且性格溫柔，內心成熟又敢愛敢恨的校園女神黃巧姍 ；而其出演的奇幻穿越劇《朕的刺客女友》也于同年播出 ，她在劇中飾演的是芥子國公主蔡文綺 。

2019年5月6日，王歆霆領銜主演的豎屏喜劇《導演對我下手了》上線播出，而她劇中則飾演了多個角色 ；6月25日，其主演的古裝片《花與將》上映 ；隨后，王歆霆與張震、倪妮、李東學等人合作出演的古裝神話愛情劇《宸汐緣》在愛奇藝播出，她在劇中飾演了單純直率，溫和恬靜的勵志小仙女花煙 ；而她與杜淳、劉奕君、許齡月等人共同出演的冒險懸疑劇《無主之城》也于同期播出；同年，王歆霆還在與魏哲鳴搭檔主演的古裝奇幻片《無憂桃花源》中一人分飾演了女主角孟姜女和無憂 ，此外，她還出演了現代青春劇《教室的那一間2》 。

王歆霆在出道后成功詮釋了許多不同特質的角色形象，其可塑性和創造力也獲得了觀眾的認可。在青春劇《夏至未至》的拍攝過程中她則展現出了認真與虛心的態度，并在劇中奉獻了精彩的演出。而其在豎屏短片《導演對我下手了》中創新搞笑的片段也同樣為人所津津樂道（環球網娛樂 、網易娛樂評 ）。