2015年，为EXO边伯贤演唱应援歌曲《沦陷》；同年，参加浙江卫视歌唱选秀节目《中国好声音第四季》，盲选时以一首萧敬腾的《你》加入汪峰队；经过多轮淘汰赛，最终获得汪峰组四强、全国16强；期间，她还参加了《中国好声音》衍生节目《约吧好声音》、《重返好声音》的录制；10月1日，参加“西岸加多宝中国好声音音乐节”，并现场演唱了《你》；10月7日，浙江卫视直播的《中国好声音第四季》总决赛中，黄霄雲与48强学员合唱《我爱你中国》作为开场曲；10月8日，出席在北京举办的《中国好声音第四季》毕业典礼，并接受十大音乐制作人老师颁发的毕业证书。

2016年，与马瑞男、苏诗丁、孙天宇联袂主演青春校园网络剧《薛定谔的猫》，在剧中饰演爱美、爱唱歌、梦想成为歌星的艾晓欣，这是她的首部影视剧作品；12月29日，参演黔南州第十届旅游发展大会山水实景演出《灵水玉梦》，在其中演唱歌曲《冬之罗甸》。

2017年2月14日，参与《法制晚报》直播访谈节目《红me坊》；7月，出演网络剧集《少年有点酷》，仍饰演“艾晓欣”；12月14日，发行首支个人单曲《征战》，这是她第一次在歌曲中尝试rap元素；12月31日，发行第二支个人单曲《还可以爱吗》。

2018年5月7日，推出个人单曲《打开》，该歌曲为黄霄雲亲自作曲并参与编曲；8月22日，为电影《请把生命交给我》演唱的主题曲《我要为你敞开胸膛》上线；同年，参加“唱响新时代，放歌新未来”多彩贵州歌唱活动，获得黔南赛区美声歌唱组一等奖及通俗歌唱组二等奖 、贵州省美声歌唱组优秀奖；9月16日，黄霄雲演唱的歌曲《故乡》获得大连原创歌曲大赛三等奖；11月2日，获得中央音乐学院校园歌手大赛冠军；12月3日，获得“美丽延庆，精彩世园”——“百花争延”首都高校大学生歌手大赛冠军；同月，以“素人歌手”身份参演浙江卫视励志音乐竞技真人秀节目《梦想的声音第三季》，并获谭维维按下“天使按钮”。

2019年1月11日，参加浙江卫视《梦想的声音第三季》巅峰歌会；5月4日，其参加的《我们都是追梦人—— “五月的鲜花”全国大中学生文艺会演》在CCTV-1播出，演唱歌曲《不忘初心》；5月14日，为都市悬疑剧《七日生》演唱的插曲《来自火焰谷的情书》正式上线；5月19日，与严艺丹、文兆杰等人担任2018-2019年度北京大学十佳歌手大赛的表演嘉宾；8月18日，与部分《中国好声音》学员参与金华山鹿女湖国际音乐节的演出；8月28日，发行的单曲《消散》上线；9月20日，获得百度第一届“音你成名”音乐比赛季军，并演唱作品《Sad Sometimes》；11月12日，参加的湖南卫视全民音乐互动节目《嗨唱转起来第一季》第6期播出，节目中演唱了歌曲《也许明天》《倒数》。

2020年1月19日，代表中央音乐学院参与浙江卫视音乐教育实践节目《新声请指教》，与钱正昊合作演唱《心墙》；2月，为动画短片《伴羽人》演唱的主题曲《更漏子》发布；2月7日，以奇袭歌手身份参加的湖南卫视音乐竞技节目《歌手·当打之年》播出，演唱《少年他的奇幻漂流》挑战毛不易并奇袭成功；4月12日，参加 的浙江卫视音乐励志类节目《天赐的声音》第7期播出；4月23日，发行个人单曲《旁若无人》；5月10日，参演了由高晓松策划的“相信未来”在线义演之“未来有约专场”的演出；5月13日，参加电商带货真人秀节目《爆款来了第二季》，并演唱了该节目的同名主题曲《爆款来了》；5月22日，推出个人单曲《和从前的自己相遇》；6月22日，推出个人单曲《四季与你》；9月8日，为电影《海雾》演唱的推广曲《迷途》上线；11月6日发行个人单曲《时间折叠》；11月15日，参加的江苏卫视音乐猜评节目《蒙面唱将猜猜猜第五季》播出，其代号为“爱许愿的花仙子”，并演唱了歌曲《她》；11月16日，发行首张个人音乐专辑《黄霄雲的neverland》；12月31日，加盟北京卫视2021跨年演唱会，与李琦合作演唱歌曲《爱的主打歌 不怕不怕 Lydia》。

2021年1月15日，推出个人单曲《星辰大海》；2月，与段奥娟、王弦、戴燕妮四人组成“怀旧组合”加盟江苏卫视春节联欢晚会；2月26日，受邀参加2021江苏卫视元宵荔枝灯会；3月19日，参加的浙江卫视音乐励志节目《天赐的声音第二季》播出，与阿兰合作演唱《余年》，与尚雯婕合作演唱《跳舞的梵谷》，《跳舞的梵谷》获当期推荐金曲；5月4日，受邀参加央视五四青年节晚会节目播出；5月10日，为电视剧《啊摇篮》献唱插曲《你这样的人啊》上线；5月14日，为电视剧《风暴舞》献唱插曲《你懂的思念》上线；6月3日，推出个人单曲《梦返》；6月11日，为电影《俑之城》献唱插曲《此间少年》上线；6月25日，加盟由广东卫视匠心打造的大型原创时代记忆音乐文化节目《流淌的歌声第三季》播出；7月22日，发行个人单曲《平行线 (Wish You Were Here)》，同日为电影《俑之城》献唱片尾曲《心城》上线；7月30日，以导师助教身份登台《中国好声音2021》；8月3日，演唱新华社“声在中国”同网易云音乐联合出品公益单曲《众》；8月14日，在央视七夕晚会献唱歌曲《星辰大海》；9月，先后发布单曲《幻想》、《星海起航》；9月21日，参加湖南卫视《中秋之夜》，与蔡程昱演唱歌曲《灯火里的中国》；10月6日，献唱崩坏3《后崩坏书2》主题曲《Oracle》上线；12月22日，推出个人单曲《光之黎明》；12月31日，加盟《2021最美的夜 bilibili晚会》及《浙江卫视2022跨年晚会》。

2022年1月19日，为电视剧《特战行动》演唱的插曲《向阳》发布；2月1日，加盟《2022龙腾虎跃大湾区广东卫视春节晚会》；1月25日，为电视剧《假日暖洋洋2》演唱的主题曲《你逆着光而来》发布；1月27日，发布2022年空军迎新春网络团拜曲《伟大梦想》；2月3日，为动画电影《熊出没·重返地球》演唱的主题曲《重返地球》发布。3月30日，演唱的抗疫歌曲《让世界再明亮》上线。