2012年夏天，李代沫参加了第一季《中国好声音》。盲选第一场中，李代沫凭借一首《我的歌声里》赢得两位导师转身，并决定选择刘欢作为导师。12月25日，李代沫与吴莫愁在沈阳出席由他们共同演唱的第十二届全运会宣传歌曲《阳光传奇》发布会，并被聘为“沈阳城市宣传大使”；12月28日发行首张个人专辑《我的歌声里》。

2013年1月李代沫为黄渤、林志玲主演的爱情励志题材电影《101次求婚》献唱中文版主题曲《Say Yes》；5月13日李代沫推出个人单曲《末日不孤单》。

2014年1月30日出席央视网络春晚，并于吴莫愁合唱歌曲《想神马就有神马》。