2016年,出演喜剧片《老公学院》；同年,主演悬疑喜剧片《吐槽公司》。2017年2月24日,与秦晓飞,周煦泽等合作出演的古装轻喜剧《太子快跑》在爱奇艺播出,饰演身手不凡的剑客碧池；10月13日,参演的喜剧片《野蛮囧妃2：迷雾重重》播映,在片中饰演英武国太子宁云龙；11月1日,与宗峰岩,张延斌等联袂主演的古装武侠片《八侍卫之英雄崛起》在爱奇艺上线,饰演佞臣煊赫。2018年4月21日,主演的古装武侠片《八侍卫》系列第二部《八侍卫之王者天下》上线；6月28日,出演的青春校园剧《快把我哥带走》在腾讯视频播出；11月23日,与房飞霖,陈昊明等共同出演的奇幻喜剧《拜托了废柴》在搜狐视频,芒果TV播出。2019年1月17日,与徐开骋,王双等合作出演的青春爱情剧《奈何boss要娶我》在搜狐视频和芒果TV联合播出,他在剧中饰演夏林的前男友赵嘉言；4月15日,出演的青春校园剧《你好,对方辩友》在芒果TV播出；5月5日,主演的古装武侠片《八侍卫》系列第三部《八侍卫之逆转乾坤》上线。2020年4月10日,与宋伊人,张耀等合作出演的都市青春言情剧《全世界最好的你》在优酷独播；5月19日,与黄景瑜,迪丽热巴等联袂主演的都市励志剧《幸福,触手可及!》开播,在剧中饰演宋凛的助理陈晨；蔡宇航《一见倾心》剧照2021年3月15日,领衔主演的电影《古剑奇谭之悲歌咒》在腾讯视频独家播出；11月9日,与陈星旭,张婧仪等联合主演的民国言情剧《一见倾心》开播。
2020年5月,蔡宇航参与“星力量健康助学行动”微博传播活动,活动旨在传播卫生知识,开展健康教育,帮助乡村学校的卫生防护工作募集善款,为疫情中返校的乡村儿童筑起第一道健康防线；6月,参与“美丽中国青春行动”和“绿创未来”微博双话题词传播活动,作为美丽中国守护者,以榜样的力量,呼吁更多公众关注环保,践行绿色生活。