9月,在都市偶像剧《爱情睡醒了》中客串出演电台主持人曾小贤。2012年4月,参演家庭励志剧《老爸的爱情》,在剧中转型饰演“富二代”冷雷雷,与张佳宁饰演的残疾女盛晓莉上演了一段肝肠寸断的虐恋;7月,主演都市爱情喜剧《爱情公寓3》。2013年1月,再度娄艺潇合作出演都市爱情电视剧《爱情自有天意》,在剧中分别饰演青年唐冠中和唐冠中之子唐力,演绎跨越年代的感情纠葛;2月,陈赫亮相湖南卫视元宵晚会,搭档谢娜、孙坚表演小品《情感大师》,在小品中饰演了一位“妻管严”老公;5月5日,陈赫在微博上宣布签约华谊兄弟,正式成为“谊”家人,圈中好友纷纷送上祝福 ;7月,在宁财神编剧的古装职场喜剧《龙门镖局》中客串出演房产中介伊季高;12月,参演都市情感轻喜剧《我的前妻住对门》,饰演“新时代好男人”潘向东。
2014年1月,主演都市爱情喜剧《爱情公寓4》,该剧在首播后打破国产电视剧网络播放纪录;同年,参演都市时尚爱情喜剧《爱情回来了》,剧中的陈赫一改观众对曾小贤屌丝的印象,饰演了一位人见人爱的“点心男”高见;7月,由姚星彤与陈赫主演,侯亮编剧并执导的爱情喜剧电影《一路向前》正式杀青;8月底,加盟大型户外竞技真人秀节目《奔跑吧兄弟》,并主演电影版;11月,在青春医疗职业剧《青年医生》中,客串出演精神病患者张军;