2012年1月，吳世勛同卡紛品牌合作，參與拍攝《W》畫報；10日，作為SM旗下EXO/EXO-K組合成員亮相，公開照片和舞蹈預告《RUN&GUN》（withKAI）；11日，公開單人舞蹈預告《BLACKPEARL》；3月3日，代言Calvin Klein Jeans；3月31日與4月1日分別在韓國和中國北京舉行了出道showcase；4月8日，以EXO/EXO-K組合成員身份在SBS人氣歌謠舞台正式出道；同日，發行首張迷你專輯《MAMA》；30日，出演少女時代-TaeTiSeo歌曲《Twinkle》MV（with伯賢、燦烈、KAI）；8月17日，參與KBS音樂銀行BoA《only One》舞台表演。

2013年6月3日，隨組合發行首張正規專輯《XOXO（Kiss&Hug）》，專輯銷量突破百萬張；7月22日，搭檔朴燦烈客串出演情景喜劇《歡迎來到皇家別墅》；8月5日，隨組合發行正規一輯後續曲專輯《XOXO》；11月22日，隨組合參加第15屆”Mnet Asian Music Awards亞洲音樂盛典“；12月9日，隨組合發行冬日主題迷你專輯《十二月的奇蹟》。

2014年1月4日，吳世勛擔任MBC電視台《音樂中心》節目特別MC；4月9日，參演的網路劇《我的鄰居是EXO》首播；5月7日，隨組合發行第二張迷你專輯《Overdose》；6月26日，參加江蘇衛視真人秀節目《前往世界的盡頭》，擔任舞蹈教練；8月17日，吳世勛和同組合成員金鐘仁參與錄製的《Running Man》播出。

2015年3月30日，隨組合發行第二張正規專輯《EXODUS》；6月3日，隨組合發行正規二輯改版專輯《LOVE ME RIGHT》；11月4日，隨組合在日本出道；20日，作為嘉賓參加的綜藝節目《唱遊天下》播出；12月10日，隨組合發行第二張冬日特別專輯《Sing For You》。

2016年3月14日，SM公司確認吳世勛主演由朴熙坤執導的愛情電影《我愛喵星人》，並於21日正式入組拍攝；6月9日，隨組合發行EXO正規三輯《EX’ACT》，專輯採用雙主打、中韓雙版本、四封面，吳世勛在主打歌《Monster》中大秀Rap實力；8月18日，隨組合發行第三張正規專輯改版專輯《LOTTO》。9月16日，吳世勛搭檔許齡月主演的網路劇《親愛的阿基米德》在韓國首爾開機，吳世勛在劇中飾演邏輯專家言溯。

吳世勛個人資料簡介 吳世勛舞台照

吳世勛人物評價：
吳世勛因其優越的外貌在國小六年級時被SM公司星探發現，是EXO成員中年紀最小的一位，有著184cm的高挑身材和極具魅力的面孔，並且擁有強勁的舞蹈實力，被韓媒評為擁有黃金比例面孔的男偶像。（網易娛樂、新浪娛樂評）