2011年底王源加入TF家族成为练习生,2012年7月翻唱《一个像夏天一个像秋天》,2013年4月翻唱《当爱已成往事》、6月翻唱《洋葱》、11月翻唱《董小姐》。2013年8月6日,与王俊凯、易烊千玺以TFBOYS组合形式出道,陆续发行《爱出发》、《Heart》、《梦想起航》、《魔法城堡》、《青春修炼手册》、《幸运符号》 、《快乐环岛》、《宠爱》 、《样(YOUNG)》、《大梦想家》等单曲。
2015年参演郭敬明导演的电影《爵迹》。
2012年2月,王源开始《TF家族面对面》、《TF家族新闻播报》等TF家族自制综艺节目录制。7月15日,与王俊凯一同翻唱《一个像夏天一个像秋天》,视频被范玮琪转载。8月23日,与王俊凯合唱的家族原创歌曲《我们曾在一起》发布。9月,王源在地下通道里翻唱的《旋木》被优酷网首页推荐 。10月,与王俊凯参加安徽卫视《黄金年代》录制,现场演唱《我的歌声里》。12月王源与王俊凯发行EP《青蛙也会变王子》,收录曲目《青蛙也会变王子》、《人质》、《小情歌》、《我的歌声里》。