2016年，胡一天出演《貓的樹》系列微電影；同年，他出演由郭敬明監製的青春偶像劇《夏至未至》，正式出道。2017年11月，胡一天首次擔綱男主角，在青春愛情劇《致我們單純的小美好》中飾演外冷內熱的傲嬌醫生江辰，憑藉該劇獲得騰訊視頻星光大賞年度電視劇潛力男演員獎。
2017年11月，胡一天首次擔綱男主角，與沈月合作主演青春愛情劇《致我們單純的小美好》，在劇中飾演外冷內熱的傲嬌醫生江辰，並演唱了片尾曲《是夢吧》，憑藉該劇獲得騰訊視頻星光大賞年度電視劇潛力男演員獎。
胡一天顏值頗高，清新的獨特氣質讓其在出道之初便給人們留下了深刻印象。他在電視劇《致我們單純的小美好》中職業造型成熟且簡約，校服、白大褂、精緻西裝輪番上陣，每一種造型盡展清新男神本色，很到位地還原了江辰這一角色。
胡一天在電視劇《夏至未至》中的驚鴻一瞥給觀眾們留下了深刻的印象。他外形清新，又是典型的摩羯座性格，外冷內熱的特點與他在電視劇《致我們單純的小美好》所飾演的江辰一角不謀而合，到位呈現國民校草的高冷與傲嬌，劇迷紛紛表示他就是人們心裡的江辰、像是從書中走出來一樣。胡一天還演唱了電視劇片尾曲《是夢吧》，用低音炮嗓音唱出了歌曲背後的深情婉轉，剖析出角色的細膩心事，可以說是一個顏藝、演藝、歌藝俱佳的大男孩。