二零一七年，卢思宇参演了家庭喜剧电影《麻烦家族》，在片中饰演黄磊与孙莉的儿子，该片名为《麻烦家族》。进入二零一八年，他首次担纲主演，出演了童话奇幻题材的短片《驯兔记》；同年，他还在作品《我的恶魔少爷》中饰演了名为小初七的角色。二零一九年，卢思宇的活动更为多元，他曾在张艺兴个人巡回演唱会的发布会上表演开场街舞；同年，他参演了电影《上学谣》，在片中饰演小火龙一角，并与演员吴彦姝进行了合作。此外，他还出演了由傅东育执导，安悦溪、邢昭林、朱颜曼滋、程枫等领衔主演的都市情感剧《不负时光》，在剧中饰演了包小包这一人物。二零二零年，卢思宇主演了由陈静执导的电影《驯兔记》，饰演主角皮皮鲁；同年，他在沈煜杰执导，包贝尔、贾玲等主演的科幻题材剧集《欢喜猎人》中饰演了名为饺子的角色。他还参与了网剧《欢喜猎人》（《棋魂》）的演出。二零二一年二月二十六日，由他主演的科幻喜剧伦理电影《智爱2026》在全国范围内公映；同年九月十七日，其主演的灾难电影《峰爆》正式上映。紧接着在十月十四日，他主演的另一部电影《红尖尖》也登上银幕，他在其中再次饰演了小火龙。其参与的电影《红尖尖》也于此后与观众见面。直至二零二三年七月十九日，卢思宇参演的电视剧《是亲密的你》正式播出。