2020年10月，徐世昕主演了红色主题电影《金家堤之恋》，其在片中饰演善良勇敢的革命者秀莲。

2021年，徐世昕参与录制的演技竞赏类真人秀《我是女演员》在优酷播出。

2022年1月19日，与张若昀等人合作出演的短片《剪发》上线，她在片中饰演了护士小徐；3月，主演的古装爱情电影《醉吴歌》杀青；同年，其与蓝盈莹、喻恩泰等联袂主演的都市题材电影《命运交易》杀青。

2023年6月20日，徐世昕与赵露思、陈哲远等人共同主演的都市情感剧《偷偷藏不住》播出，她在剧中饰演了男主角“段嘉许”的初中同学姜颖。

2024年1月22日，主演的青春成长剧《树下有片红房子》开机，其在剧中饰演“黄璐”一角；8月24日，徐世昕主演的青春电影《倒仓》上映，她在片中饰演了温暖、勇敢且豁达的郑艺雯；同年，出演的谍战剧《深海1950》杀青；10月8日，特别主演的电视剧《再见，怦然心动》播出。