2015: SM ROOKIES

Tháng 1/2015, Doyoung được giới thiệu là thành viên mới của SM Rookies, một nhóm thực tập sinh của SM Entertainment.[7]

Năm 2015, Doyoung cùng với Jaehyun (một thành viên khác của SM Rookies) trở thành MC chính của show âm nhạc “Show Champion.” trên đài MBC.[8]

2016 - nay: Thành viên NCT và hoạt động solo

Vào ngày 06 tháng 4 năm 2016, SM Entertainment đã thông báo rằng Doyoung cùng các thành viên đầu tiên của nhóm nhỏ NCT U bao gồm: Taeil, Taeyong, Ten, Jaehyun và Mark sẽ phát hành đĩa đơn đầu tiên của họ "The 7th Sense" vào ngày 09 tháng 4. Tiếp theo, Doyoung cùng Taeil, Jaehyun sẽ phát hành đĩa đơn thứ hai của họ "Without You" vào ngày 10 tháng 4.[9]

Ngày 9 tháng 7 năm 2016 Doyoung kết hợp cùng SHINee's Key phát hành bài hát "Cool" cho bộ phim "Squad 38" của đài OCN.[10]

Tháng 11/2016, Doyoung cùng Tony, SF9’s Rowoon, Block B’s P.O. and U-Kwon, BTOB’s Eunkwang và MONSTA X’s Shownu được xác nhận sẽ là thành viên chính thức của chương trình thực tế “Lipstick Prince" do Super Junior’s Kim Heechul dẫn dắt.[11] Chương trình được lên sóng từ 1/12/2016.

Tháng 12 năm 2016, Doyoung tham gia vào single "Sound of Your Heart" của dự án SM Station kết hợp với Steve Barakatt và một số nghệ sĩ của SM Entertainment.[12]

Vào ngày 26 tháng 12 năm 2016, NCT 127 tuyên bố sẽ trở lại với sự bổ sung của hai thành viên: NCT U Doyoung và thành viên mới Johnny.[13] Vào ngày 6 tháng 1 năm 2017, Doyoung đã chính thức ra mắt với tư cách là thành viên của NCT 127 thông qua mini-album "NCT #127 Limitless". Ca khúc chủ đề của mini-album này được bình chọn là một trong những bài hát K-pop hay nhất trong năm bởi Dazed.

Tháng 2/2017, Doyoung cùng với Black Pink's Jisoo và GOT7's Jinyoung trở thành bộ ba MC mới của chương trình âm nhạc Inkigayo trên đài SBS.[14]

Tháng 8/2017, Doyoung cùng hai thành viên cùng nhóm NCT 127 Taeil và Taeyong phát hành bài hát "Stay in my life" cho bộ phim School 2017 của đài KBS.[15]

Tháng 10/2017, Doyoung kết hợp cùng Gugudan's Sejeong trong dự án âm nhạc SM Station mùa 2 của SM  Entertainment với bài hát "Star Blossom".[16]

Năm 2018, Doyoung tham gia vào album đầu tay của NCT " NCT 2018 Empathy". Anh cùng 17 Thành viên khác của NCT đã lần đầu tiên xuất hiện cùng nhau trong MV "Black on Black".[17] Cũng trong năm này, Doyoung và NCT 127 cũng đã chính thức debut tại Nhật Bản với mini album "Chain" vào ngày 8/5/2018.

Tháng 1/2018, Doyoung và Taeil song ca cùng nhau trong bản nhạc phim "Radio Romance'' cho bộ phim cùng tên trên đài KBS2.[18]. Tháng 6/2018, anh tiếp tục phát hành ca khúc "Hard For Me" cho bộ phim “Rich Man, Poor Woman”.[19]

Tháng 3/2019, Doyoung đã có một màn kết hợp đặc biệt cùng Rocoberry với bản ballad “Don’t Say Goodbye”.[20]

Tháng 7/2019, Doyoung tham gia chương trình “The King Of Mask Singer” của đài MBC và đã gây được ấn tượng lớn, nhận được nhiều lời khen ngợi từ các chuyên gia. Màn biểu diễn cover ca khúc "Beautiful" của anh đã đạt được hơn triệu lượt xem chỉ trong thời gian ngắn.[21][22]

Tháng 8/2019, Doyoung kết hợp cùng Jaehyun phát hành bản nhạc phim " New Love" cho webdrama "Best Mistake".[23] Doyoung lại tiếp tục góp giọng trong ca khúc "Baby only you", nhạc phim của bộ phim truyền hình đài KBS “The Tale of Nokdu” cùng với Mark.

Tháng 10/2019, Doyoung được xác nhận sẽ tham gia chương trình truyền hình thực tế “Law of the Jungle” mùa Sunda Islands.[24]

Tháng 11/2019, Doyoung được chọn là một những trong những nghệ sĩ của SM Town kết hợp với UNICEF để phát hành ca khúc “This Is Your Day" nằm trong dự án gây quỹ vì trẻ em “for every child”. Được biết, ca khúc này được phát hành nhân dịp ngày trẻ em quốc tế, cũng như để kỉ niệm 30 năm thành lập Công ước về Quyền trẻ em (CRC). Đây cũng sản phẩm mở đầu cho dự án âm nhạc “STATION X 4 LOVEs for Winter (2019 SMTOWN Winter)”.[25]

13/12/2019, Doyoung cùng với các giọng ca chính khác của NCT U Taeil, Jaehyun và Haechan phát hành ca khúc "Coming Home" thông qua dự án âm nhạc Station Xmas của SM Entertainment.[26]