在2016年，刘尊霖与演员保剑锋、乔杉共同合作，参演了由导演杨永春执导的网络剧《深爱食堂2》，并在该剧中成功塑造了角色陈西的形象。随后在2017年，他又与邵庄、安宁等演员一同出演了由李洪绸执导的悬疑奇幻题材剧集《异物志》，在剧中挑战并饰演了关键的大反派角色。进入2019年，刘尊霖与炎亚纶、王智联袂主演了由冯超执导的院线电影《玩命营救》，他在片中担任了男二号Leok这一重要角色。时间来到2022年，刘尊霖的演艺活动更为密集，他先是与刘洺有搭档，共同主演了由高英卓、韩晨龙联合执导的网络剧《天才家伙》，并在剧中担纲男一号，饰演了角色江锡；同年，他还与秦岚、邓家佳等知名演员合作，参演了由陈畅执导的都市题材电视剧《灿烂的转身》。紧接着在2022年8月，他又与邢瀚卿、葛四搭档，主演了由韩晨龙执导的院线电影《莫失良机》，在片中饰演男主角阿龙。此外，在2022年，他还主演了由邱燕明担任导演的古装偶像探案甜宠短剧《和前任的第二次恋爱》。2023年，刘尊霖主演的动作电影《裂战》顺利杀青，他在片中饰演了名为阿尊的角色；同年，他主演的另一部悬疑喜剧电影《戏杀》也正式开机。到了2025年，其演艺事业继续稳步推进，于4月15日，他有份出演的电视剧《和前任的第二次恋爱》正式播出；随后在6月，他主演的网络剧《盘王与三公主》与观众见面，他在剧中饰演了盘王这一角色；同年9月8日，由他主演的横屏格式短剧《土司夫人》也宣布开机投入拍摄。