2015年，朱星杰参加浙江卫视歌唱选秀节目《中国好声音第四季》，获得重庆赛区冠军；随后，放弃参加《中国好声音第四季》全国总决赛，并参加了爱奇艺偶像养成类真人秀节目《流行之王》，并在第10期节目中获得正式出道席位；11月7日，与周彦辰、周锐、李之繁、杨忠霖、陈哲远、骆明劼组成男子演唱组合Mr.BIO，并担任队长，从而正式出道；11月21日，随Mr.BIO携单曲《jackpot》登上CCTV-15歌曲打榜类节目《全球中文音乐榜上榜》，这是组合的出道首秀；12月2日，受邀出席在香港举办的“MAMA亚洲音乐盛典”。
2016年9月11日，推出个人说唱单曲《偶尔》；10月13日，出席时尚星秀年度人物盛典。
2017年，参加爱奇艺Hip-Hop音乐选秀节目《中国有嘻哈》，获得全国46强；同年，参演刑侦悬疑网络剧《晨阳》，饰演林铨；10月，参加江苏卫视魔术竞技类节目《超凡魔术师》。
2018年1月，朱星杰参加爱奇艺偶像男团竞演养成类真人秀节目《偶像练习生》，最终取得了第14名的成绩；6月7日，为网络剧《亲爱的活祖宗》演唱的主题曲《如果你能懂》正式上线 ；同月，受邀出席巴黎男装周；7月27日，推出个人单曲《2018独家记忆》，并被收入为网络剧《朕的刺客女友》片尾曲；8月24日，获得InStyle年度偶像盛典年度新锐偶像大奖；8月29日，获得华人歌曲音乐盛典乐坛新势力奖；9月20日，推出首张个人音乐EP《仲夏夜》，收录了包括同名主打歌《仲夏夜》及“上海生活魔术节”主题曲《Ocean of Dreams》等在内的5收歌曲；9月28日，携主打歌《仲夏夜》参加爱奇艺原创音乐舞台秀节目《中国音乐公告牌》；10月9日，领衔主演魔幻秀《梦幻海上》，演唱主题曲《Ocean of Dreams》，并表演魔术《庄周梦蝶》；10月26日，举办首场个人音乐见面会；11月，参加腾讯视频体育竞技节目《超新星全运会》 。
2019年1月6日，获得Q China 2018年度音乐盛典年度最佳唱作新人奖；3月13日，推出个人慢情歌 《小丑》；4月11日，担任青年社交观察甜综《喜欢你，我也是》固定嘉宾；4月18日，推出第2张个人音乐EP《值得一提的事》，共收录5首歌曲；5月4日，获得“赞赞新时代”新青年榜样艺人荣耀盛典新青年榜样艺人奖；6月1日，参与录制的综艺节目《快乐大本营》在湖南卫视播出；8月30日，其演唱的歌曲《小丑》获得华人歌曲音乐盛典年度金曲奖。