同日，参与央视《奋斗的青春最美丽——2020 年五·四青年节特别节目》直播，体验穿防护服致敬医护人员，并与高校学子合作表演节目《你“学”起来真好看》；同日，王俊凯参与直播“春天里的中国”青春诗会第五期，王俊凯朗读诗歌《大路之歌》；5月15日，王俊凯参与“人生力量阅读计划”，发布朗读作品《带上灵魂去旅行》；6月19日，王俊凯在综艺节目《我们的乐队》总决赛与参赛乐队《星火飞行器》合作演绎改编歌曲《想见你想见你想见你》；7月，参演电影《我和我的家乡》（《最后一课》单元），在片中饰演返乡大学生姜小楷；7月26日，王俊凯作为“佳作推荐人”出席在上海举办的中国影视之夜，推荐疫情间的感人故事电视剧《在一起》；8月10日，发布英文单曲《Beautiful》；8月23日，特别出演电影《731》；9月26日晚，与蓝羽、任鲁豫、佟丽娅共同主持第35届大众电影百花奖闭幕式；9月30日，随组合参加2020央视国庆晚会《“中国梦·祖国颂”——2020国庆特别节目》；10月19日，出演电影《1921》，在影片中饰演邓恩铭；10月27日，加盟腾讯视频综艺《长大成人》，预计于2021年第一季度上线；12月4日，主演的爵迹系列第二部电影《冷血狂宴》在腾讯视频播出。
同年，出演由周杰伦监制的热血励志赛车电影《叱咤风云》，在片中饰演少年K；12月26日，登《中华儿女》杂志2020年收官刊封面人物；12月27日，TFBOYS组合获“单一平台最多人同时在线观看的付费演唱会”吉尼斯世界纪录称号。2021年1月1日，王俊凯参与中央电视台青年电视公开课直播节目《开讲啦》；1月5日，参演北京电影学院2017级本科戏剧班毕业大戏《大宅门》；1月29日，其演唱的歌曲《生长》获得中国歌曲TOP排行榜最受欢迎歌曲奖；2月11日，参加《2021年中央广播电视总台春节联欢晚会》，与韩雪、阿云嘎、袁娅维演唱歌曲《瑞雪平安图》；2月26日，参加《2021年中央广播电视总台元宵晚会》，与李沁、金晨等演唱歌曲《出发吧，春天》；3月2日，出演电视剧《理想照耀中国》，饰演港珠澳大桥岛隧工程项目总经理、总工程师林鸣；4月11日，与董子健、刘昊然共同录制的聚焦原生友情真人秀《恰好是少年》播出[182]；5月4日，王俊凯参演的电视剧《理想照耀中国》播出[184]；7月1日，参加的庆祝中国共产党成立100周年文艺演出《伟大征程》播出，与王一博、王源合作演唱《与我同行》[188]；
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