2012–15: Ra mắt với EXO

Xiumin được công bố là thành viên chính thức thứ bảy của EXO vào ngày 26 tháng 1[1] và sau đó ra mắt công chúng cùng nhóm vào ngày 8 tháng 4 năm 2012. Tháng 11 năm 2013, Xiumin và nữ diễn viên Kim Yoo-jung xuất hiện với vai trò nhân vật chính trong video âm nhạc cho bài hát "Gone" của nữ ca sĩ Jin, hiện là thành viên nhóm nhạc nữ Lovelyz.[2]

Tháng 1 năm 2015, Xiumin đảm nhận vai Aquila trong vở nhạc kịch School OZ do S.M. Entertainment sản xuất cùng với thành viên cùng nhóm Suho và các nghệ sĩ cùng công ty khác bao gồm Changmin, Key, Luna và Seulgi.[3] Tháng 4 năm 2015, Xiumin trở thành khách mời trong 4 tập của chương trình truyền hình Crime Scene 2.[4] Tháng 10 năm 2015, Xiumin thủ vai nam chính Na Do Jun trong web drama Phải lòng Dojeon bên cạnh nữ diễn viên Kim So Eun[5] và phát hành bài hát nhạc phim "You Are The One".[6] Phim đã trở thành web drama được xem nhiều nhất tại Hàn Quốc năm 2015.[7]

2016–nay: EXO-CBX

Tháng 2 năm 2016, Xiumin hợp tác với nữ ca sĩ Jimin, thành viên nhóm nhạc nữ AOA[8] phát hành bài hát "Call You Bae".Tháng 7 năm 2016, bộ phim điện ảnh Hàn Quốc Seondal: The Man Who Sells the River mà Xiumin thủ vai thứ chính được khởi chiếu. Trong phim, anh đảm nhận vai diễn Gyeon bên cạnh các diễn viên Yoo Seung-ho, Ko Chang-seok và Ra Mi-ran. Tháng 8 năm 2016, Xiumin và hai thành viên cùng nhóm Baekhyun và Chen phát hành bài hát nhạc phim "For You" của bộ phim truyền hình Hàn Quốc Scarlet Heart: Ryeo. Tháng 10 năm 2016, cùng với Chen và Baekhyun, Xiumin ra mắt với tư cách EXO-CBX, nhóm nhỏ đầu tiên của EXO.[9]

Tháng 7 năm 2017, Xiumin hợp tác với ca sĩ Mark, thành viên nhóm nhạc NCT phát hành ca khúc Young & Free thuộc dự án Station của công ty S.M. Entertainment. Vào tháng 8, anh trở thành thành viên chính thức trong chương trình truyền hình thực tế của MBC It's Dangerous Beyond The Blankets.[10]

Vào ngày 9 tháng 4 năm 2019, SM Entertainment cho biết Xiumin sẽ nhập ngũ vào ngày 7 tháng 5 năm 2019[11]. Đặc biệt, Xiumin còn viết một lá thư gửi đến EXO-L nhằm xác nhận thông tin này. Ngày 4 tháng 5, Xiumin đã tổ chức buổi fan meeting Xiuweet Time.

Vào ngày 9 tháng 5, anh phát hành ca khúc solo "You" thông qua SM Station như một món quà dành tặng người hâm mộ sau khi nhập ngũ.