2012年夏天，李代沫參加了第一季《中國好聲音》。盲選第一場中，李代沫憑藉一首《我的歌聲里》贏得兩位導師轉身，並決定選擇劉歡作為導師。12月25日，李代沫與吳莫愁在瀋陽出席由他們共同演唱的第十二屆全運會宣傳歌曲《陽光傳奇》發布會，並被聘為“瀋陽城市宣傳大使”；12月28日發行首張個人專輯《我的歌聲里》。

2013年1月李代沫為黃渤、林志玲主演的愛情勵志題材電影《101次求婚》獻唱中文版主題曲《Say Yes》；5月13日李代沫推出個人單曲《末日不孤單》。

2014年1月30日出席央視網路春晚，並於吳莫愁合唱歌曲《想神馬就有神馬》。