2012年1月10日,SM公司官网及各大门户网站公开其预告与公众见面。2012年4月8日,以EXO/EXO-K组合成员身份正式出道,是团队中年纪最小的一位。他凭借优秀的舞蹈实力和完美的黄金比例面孔任组合中的领舞、门面、副rapper担当。
2012年1月,吴世勋同卡纷品牌合作,参与拍摄《W》画报。1月10日,作为SM旗下EXO/EXO-K组合成员亮相,公开照片和舞蹈预告《RUN&GUN》(withKAI)。1月11日公开单人舞蹈预告《BLACKPEARL》。3月3日,代言Calvin Klein Jeans。31日与4月1日分别在韩国和中国北京举行了出道showcase。