2012年，受到了韩国MBC电视台的邀请，与韩国女子组合T-ara的成员朴孝敏一同参与了韩国综艺节目《我们结婚了》的演出。他们的组合被网友称为继维尼夫妇后养眼的一对。8月，与华谊兄弟约满，BOBO组合正式宣布解散。同年，参演了时尚浪漫偶像剧《童话二分之一》，饰演一位年轻帅气的实习医生，个性沉稳、内敛。剧中，这位实习医生在关键时刻展现出自己的医术实力，使所有人刮目相看。

2013年4月，由付辛博、吴尊、郑少秋、安以轩等主演的古装历史电影《忠烈杨家将》上映，在影片中饰演杨家老幺杨七郎一角。5月13日，签约亚神音乐；6月13日，发行第二张个人专辑《MR. X 》，专辑主打歌《这一刻，爱吧》作为其主演的同名微电影主题曲。

2014年，多部作品播出。出演了青春偶像剧《七个朋友》，在其中饰演秦永泽。与安以轩合作出演了爱情偶像剧《真爱遇到他》，饰演高富帅张恺杰。首次在民国剧《1931年的爱情》中担任男主角，一人分饰两角，饰演性格截然不同的周定一和沈书豪，角色形象多变，时而严谨冷漠，时而展现霸道总裁风范。同年，还参与了动画电影《我是狼之火龙山大冒险》的配音工作。

2015年1月4日，参加的人文旅行真人秀节目《茶道真兄弟》播出；3月11日，参加的亲子真人秀《远方的爸爸》在江苏卫视播出；8月26日，和李小冉合作主演的抗战电视剧《毕业歌》在江苏卫视播出，在剧中饰爱国青年王沐天一角，双重挑战文戏武戏。同年担任户外探险真人秀《一起出发》的常驻嘉宾。

2016年2月8日，与景甜、张哲瀚、李晟合作出演的古装剧《班淑传奇》在中央电视台电视剧频道播出，饰演霍恒和霍桓；2月8日，与小彩旗合作主演的古装神话爱情电视剧《青丘狐传说》在湖南卫视播出，饰演的“呆萌”书生王子服一改往日帅气小生形象，一见钟情于小狐女婴宁；2月27日，参加的综艺《快乐大本营》播出；6月4日，担任常驻嘉宾的爱情综艺《如果爱第三季》在湖北卫视播出。

2017年1月2日，和韩雪合作主演的年代电视剧《乱世丽人行》在江西卫视、天津卫视联合播出，在剧中饰演爱国教师历文轩；1月16日，和马可合作主演的玄幻穿越网络剧《寻找前世之旅》播出，一人饰演六个角色；6月30日，和熊乃瑾合作主演的热血青春竞技电影《不败雄心》上映，饰演至诚。

2018年1月3日，和颖儿合作主演的都市青春励志电视剧《最好的安排》在山东卫视播出，饰演徐天；3月14日，与辛芷蕾、雷牧、戴燕妮等主演的都市情感剧《幸福巧克力》在芒果TV播出，在剧中饰演富公子段天乐；6月，搭档郭晓婷、巫迪文等出演超级网剧《胡莱三国》，在剧中饰演现代宅男刘莱才；7月，和颖儿、李治廷合作主演的仙侠题材电视剧《古剑奇谭2》在优酷播出，剧中饰演乐无异，凭借此角色获第24届华鼎奖全国观众最喜爱的影视明星奖。

2020年10月24日，纪念中国人民志愿军抗美援朝出国作战70周年，电视剧《战火熔炉》在央视八套黄金档开播。付辛博、董琦、李感等携手演绎，以小人物的平凡百态，展现时代中的英雄群像，致敬“最可爱的人”，剧中他饰演原国民党军连长赵和一角；12月，参加的国内首档混龄男性艺人竞演综艺《追光吧!哥哥》在优酷、东方卫视联合播出。

2021年6月17日，主演的古装仙剑剧《千古玦尘》开播，在剧中饰演暮光；11月24日，和杨旭文、许龄月合作主演的都市青春剧《半暖时光》在江苏卫视播出，在剧中饰演深情专一的程致远；12月1日，为电视剧《半暖时光》演唱的插曲《半圆》上线；12月26日，主演的网剧《莫染》杀青，饰演侯府少主常云成。

2023年2月18日，主演的刑侦剧《光·渊》在优酷首播，在该剧中饰演富有正义感和同情心的SID刑侦队长骆为昭，在生日当天宣布加入泰洋川禾经纪公司；9月12日，参演的都市爱情剧《南风知我意》播出，饰演傅西洲；12月7日，特别主演的电视剧《恋恋红尘》播出，剧中饰演唐瑞泽。

2024年1月18日，参演的电视剧《祈今朝》播出。2月9日，参加《龙腾虎跃·中国年味》；3月，参加《你好，星期六》；5月16日，参演的电视剧《庆余年第二季》播出；5月20日，爱奇艺旗下经纪公司德漾娱乐官宣签约演员付辛博。8月2日，参加《披荆斩棘4》，演唱歌曲《单恋一枝花》。8月9日，参加节目《披荆斩棘4》，演唱歌曲《可惜不是你》。8月16日，参加的节目《披荆斩棘4》一公歌单公布，与林依轮、袁成杰、蔡旻佑、杜海涛共同演唱歌曲《铁衣》。8月28日，《披荆斩棘第四季》直播赛，表演节目《独秀》。8月30日，《披荆斩棘第四季》二公舞台上线，演唱歌曲《泪桥》。9月13日，参加的节目《披荆斩棘第四季》播出。9月19日，特别主演的电视剧《四喜》官宣开机。

付辛博的父亲是西安某国企下属工厂的员工。

2017年8月24日，付辛博与颖儿通过个人微博正式公开恋情。12月12日，付辛博对外宣布颖儿已怀孕。2018年2月5日，付辛博晒出女儿脚丫照，公布颖儿产女喜讯；据悉，颖儿于2月3日晚生下女儿，重六斤一两。5月15日，付辛博和颖儿在巴厘岛举行婚礼。

BOBO组合在2008年积极参与多项公益活动。1月6日，他们参加了“2008爱心照亮回家路”公益活动。4月1日，他们出席了由光线传媒、重庆卫视等联手举办的慈善歌会，并宣布愿意加盟歌会，为年轻人树立公益榜样。5月6日，作为80后的代表，BOBO组合在首张专辑发片现场发起了“感受世界之大，骄傲中国力量——为中国加油”的公益活动，井柏然和付辛博与在场歌迷身着他们设计的“I @ China”红色T恤，共同表达对祖国的热爱和对奥运的支持。11月2日，他们又出席了“音乐之声我要上学”活动，在义拍环节中，两人签名的白色爱心T恤分别拍出了2500元和2000元的高价，创下了当日参与义拍的明星中的最高拍价。2009年，他们在西安的慈善之旅中，举办了慈善签售和爱心行动，并将善款捐给当地慈善机构。他们呼吁歌迷参与更有意义的捐助。2010年，他们加入由中国儿基会和蒙牛发起的“爱的新年礼”公益活动，为陈龙小朋友实现了新年愿望——一个新的篮球。

付辛博在2010年8月参加了“益起走EasyGo”公益项目，积极宣传节水环保。在雅安碧峰峡熊猫基地，他不仅为即将到来的雅安大熊猫电影节宣传造势，还时刻传递环保理念，推广环保生活方式。2011年7月，他参加《时装》集团与五彩基金共同举办的“童画色彩”公益活动，并设计了一款公益T恤，售卖所得善款将捐给“五彩基金”，帮助残疾儿童实现艺术梦想。9月，参加了“2011 MusicRadio我要上学海马汽车1200助学+主题公益活动”，为山西省阳高县四百户学校的孩子们送去学习用品和玩具礼物，并加入“神奇-成长计划”，捐出自己个人专辑中拍摄宣传照所佩戴的礼帽，筹得近2000元善款。

2018年10月，付辛博参与由中国抗癌协会康复会和北京爱谱癌症患者关爱基金会共同主办的“因美而生”公众宣教活动，并被授予“全国淋巴瘤关爱大使”的称号。同年11月，付辛博和颖儿夫妇为“123轻松筹公益盛典”助阵，利用自身影响力为公益发声，呼吁更多人参与其中。

付辛博扮演的高君宇在《建党伟业》中，帅气十足、风度翩翩的形象神韵颇似当年的小青年。（凤凰网娱乐 评）

付辛博在青春爱情微电影《这一刻，爱吧》中客串现身。全新单曲《这一刻，爱吧》在付辛博温柔、细腻的诠释下，犹如缓缓的暖流，温暖了每个听者的心灵。歌曲自推出后，颇受好评，在各大网络、电台的点击率屡创新高。除了唱功方面的突飞猛进，付辛博更是在演技方面有大胆的突破和尝试。他与陈柏霖、柯震东首度合作，倾情出演，以丝丝入扣的演技诠释出年轻人对爱的忐忑及不安，为该片增色不少。（新华网 评）

付辛博在《班淑传奇》剧中开秀花式演技，一人分饰两角，将一对正邪分明的孪生兄弟霍桓与霍恒演绎出了精彩的不同魅力。（中新网 评）

付辛博拥有一副浓眉大眼、唇红齿白、身材高大的标准偶像外表。他以歌手身份出道，并成功进军影视剧表演领域。他并未局限于偶像剧类型，而是通过挑战各种角色，逐渐成长起来。在千姿百态的角色磨砺中，他的演技逐渐得到观众的认可。（网易娱乐 评）