2009年6月，蔡旻佑从台湾师范大学音乐系毕业，正式从学生歌手变身全职音乐人。10月9日，发行第三张创作专辑《寂寞，好了》，融合了R&B与抒情歌曲，展现更成熟与细腻的表达，挑战个人极限高音，还首度尝试“音乐结合插画绘本”的概念。10月11日，在台北西门町举办专辑《寂寞，好了》的签唱会，现场表演歌曲《寂寞，好了》《小乖乖》《你看不到的天空》。

2010年1月5日，蔡旻佑因提前进入军营服役暂别歌坛，原定1月15日举行的演唱会也因此取消。1月8日，发行改版专辑《寂寞，好了》完全拥佑终极限定盘CD+DVD，收录5首歌曲MV和限量EP歌曲《跳进我心里》。12月初，完成军营服役退伍，重返歌坛继续演艺事业。

2011年7月9日，蔡旻佑在台北河岸留言西门店举办《夏日Yo狂想》音乐会，演唱了26首曲目。11月，客串演出的喜剧电影《布袋甩尾》在台湾上映。

2012年9月28日，蔡旻佑练舞转型和改变形象，发行第四张创作专辑《超级右脑》，专辑走电音舞曲风，收录自己创作的4首歌词和8首编曲。10月初，专辑销量空降G-MUSIC和五大唱片双榜第三名。10月7日，在台北举办专辑《超级右脑》的签唱会，现场唱跳表演歌曲《超级右脑》和《女大田力小》。11月2日，在台北华山Legacy举办个人首场售票音乐会《Super Yo》音乐会，穿上LED发光的西装劲歌热舞，演唱了28首曲目。12月23日，参加2012新北市耶诞演唱会的演出，与现场上万民众共庆佳节。

2013年4月14日，在第四届My Astro至尊流行榜颁奖典礼，蔡旻佑获得至尊创作男歌手奖（海外），歌曲《超级右脑》获得至尊舞曲，歌曲《怎么爱你都不够》获得至尊金曲。4月18日，与魏如萱领衔主演的几米音乐剧《向左走，向右走》开始在台湾各地演出，饰演小提琴手“遗憾先生R”。4月19日，《向左走，向右走》音乐剧原声带发行，收录蔡旻佑参与合唱的《有时候爱》《被雨伤透》等多首歌曲。5月12日，搭档汪东城、程予希、黄仁德主演的偶像剧《原来是美男》在台湾首播，在剧中饰演A.N.JELL的鼓手Jeremy。5月31日，《原来是美男》电视原声带发行，收录蔡旻佑演唱的两首插曲《最安静的话》和《好不好》。6月8日，在台北西门町举办《原来是美男》电视原声带的签唱会，四位主演到场，蔡旻佑和汪东城现场献唱。7月23日至8月26日，担任MTV电视台音乐节目《日韩音乐疯》的主持人。8月22日，MY FM15周年台庆单曲《Fantastic Man》上线。11月15日，搭档柯有伦、梁正群、夏于乔主演的TVBS欢乐台自制概念剧《妈，亲一下》首播，在剧中饰演柯景胜的弟弟“柯景云”，该剧改编自九把刀的同名作品和亲身经历故事。12月31日，参加2014宜兰市跨年晚会，担任压轴演出的嘉宾。

2014年4月6日，蔡旻佑客串演出的偶像剧《爱上两个我》播出，饰演一名广告公司的前负责人。同年，成立“可以音乐”，打造属于自己的录音室，开始担任音乐制作人，为艾怡良制作新歌。9月12日，参演的日本电视剧《一吻定情2》在富士电视台播出。11月，与周传雄在《时不知归》专辑中合作，并受邀加入其“一起娱乐”经纪公司。

2015年1月11日，蔡旻佑担任周传雄《时不知归》台北音乐会嘉宾，助阵拉小提琴并合唱。2月18日，参演的贺岁电影《铁狮玉玲珑2》在台湾上映，饰演键盘手“小哔”。4月，参加台视选秀节目《SUPER STAR我要当歌手》，与梁文音分别担任红白两队的小队长。9月11日，发行《我想我可以》EP，纪念进入歌坛即将第十年。9月至10月，举办《我想我可以》全台3场演唱会，途经台北、台中和高雄。9月27日，参加CCTV-3《万家邀明月，一起过中秋》中秋节特别节目，演唱歌曲《我可以》。12月17日，举办《我和我的布拉姆斯》专辑记者会，用钢琴自弹自唱《我想我可以》，拉小提琴演唱《我和我的布拉姆斯》，同时首播《假男友》MV。12月18日，发行第五张创作专辑《我和我的布拉姆斯》，将擅长的古典乐与弦乐元素大量融入创作，以有别于过往的成熟唱腔演绎，周传雄跨刀参与同名主打歌曲的制作、演唱和MV演出。12月31日，参加广东卫视跨年晚会，演唱歌曲《我可以》。

2016年1月23日，蔡旻佑在台北西门红楼举办专辑《我和我的布拉姆斯》的签唱会，现场表演歌曲《最帅的人》和《假男友》。2月27日和4月9日，先后担任周传雄《时不知归》巡回演唱会天津站和武汉站的嘉宾，演奏小提琴并合作多首歌曲。7月1日至7月3日，在马来西亚举办专辑《我和我的布拉姆斯》的3场签唱会。12月16日，在广州举行的第十一届劲歌王音乐盛典，获得杰出青年歌手奖（港台）。12月26日，参演的网剧《整容攻略》上线，饰演“蝙蝠侠”阿中。

2017年4月15日，蔡旻佑再度担任周传雄《今宵酒醒何处》演唱会北京站的嘉宾。4月至9月，与李佳薇、倪安东、管罄共同出演奇幻爱情音乐剧《千面恶女》，饰演“狼王”葛雷。5月20日，在台北华山Legacy举办《Voice Up赞声》演唱会，邀请妈妈担任表演嘉宾。6月8日，参加四川卫视音乐故事秀节目《围炉音乐会》，和嘉宾周传雄合唱歌曲《男人海洋》，担任小提琴伴奏。

2018年1月，蔡旻佑开始担任电台DJ，主持节目《POP原创漫游》。6月至7月，与魏如萱再度携手演出几米音乐剧《向左走，向右走》，展开全台10场巡演。

2019年2月13日，蔡旻佑演唱的单曲《问问爱情》上线，作为主题曲收录于《彗星来的那一夜》影视原声带。6月29日，参加第30届台湾金曲奖颁奖典礼，与日本柚子乐团共同表演奥运主题曲《光荣之桥》，担任钢琴弹奏。8月22日，在台北举办《变心记》专辑记者会，宣布加盟何乐音乐，父母和家人也到场站台。8月23日，发行第六张创作专辑《变心记》，跳脱习惯的写歌框架，在作品中首度揭露内心的黑暗面，充满戏剧张力。9月初，专辑销量连续两周占据五大唱片冠军。9月28日，在台北举办《变心记》Legacy演唱会。11月24日，在内地开启《变心记》巡回演唱会，途经北京、上海和杭州。11月25日，与张牧乔合唱的单曲《不该拥有的事情》，作为电影《傻傻爱你，傻傻爱我》主题曲上线。

2020年3月至8月，蔡旻佑搭档郭静 、杨奇煜、唐从圣主演的音乐剧《生命中最美好的5分钟》在台湾各地巡回演出，在剧中饰演中学生Johnny。5月28日，FOX体育家族传爱之旅公益单曲《Second Try》上线。8月1日，凭借《变心记》专辑，获得第13届Freshmusic Awards年度大跃进奖。10月3日，参加第31届台湾金曲奖颁奖典礼，与玛丽共同担任星光大道环节主持人。

2022年7月3日，蔡旻佑担任陈珊妮《调教X教条》演唱会嘉宾，合作表演歌曲《演歌》《情歌》《成为一个厉害的普通人》。11月2日，与K.A咔咔合唱的单曲《直球浪漫》上线。11月27日至12月4日，与魏如萱再度携手，在台北国家戏剧院上演几米音乐剧《向左走，向右走》（心电感应版）最后8场演出。

2023年3月至7月，蔡旻佑与李千娜主演的经典舞台剧《淡水小镇》在全台巡演，包括台北、高雄、桃园、台南、台中，在剧中饰演“陈少威”。4月6日，参加湖南卫视音乐文化交流节目《声生不息·宝岛季》第4期，演唱歌曲《我可以》，再现当年的MV开场白和剑道服造型，勾起网民们的集体回忆。4月13日，《声生不息·宝岛季》第5期，与张韶涵、于文文共同演唱歌曲《爱》。5月3日，担任魏如萱《HAVE A NICE :DAY 2 YOU》演唱会台北站首场的嘉宾，合唱歌曲《被雨伤透》和《星期三或礼拜三》。8月13日，参加音乐综艺节目《朝阳打歌中心》，演唱歌曲《过站不停》。

2024年3月4日，蔡旻佑演唱的单曲《你靠近我的身边》上线，作为片尾曲收录于《别对我动心》影视原声带。8月至10月，参加芒果TV综艺节目《披荆斩棘4》，初舞台个人秀演唱歌曲《我可以》，与其他嘉宾合作表演《爱就一个字》《铁衣》《Why Why Why》《笼》《我管你》《寓言》《娱乐天空》《想着你》等歌曲，勇敢跳出舒适圈，尝试不同舞台，最终进入总决赛。8月18日，参加芒果TV访谈节目《甜蜜的任务》，在节目中回应“人间小甜豆”称号，分享在林依轮家聚会趣事。9月28日，在吉隆坡Zepp音乐厅举办《就要和你在一起》演唱会，也是首次在马来西亚开唱。10月6日，宣布加盟华纳音乐，同时上线单曲《我可以》2024年全新版本，纪念出道十八周年。

2006年11月30日，蔡旻佑参加“拉近心距离•爱盲公益演唱会”，为视障人群募集白手杖及训练的费用，为弱视族群带去关怀。12月1日，担任防治艾滋病的活动代言人，呼吁民众防治艾滋病的蔓延，关怀艾滋病患。

2007年4月14日，蔡旻佑参加台湾师大附中60周年校庆募款演唱会，与五月天、苏打绿等知名校友同台演出，为母校筹措校务基金。

2008年8月25日，蔡旻佑担任“Fun摄北县”影片征集活动代言人，并参加记者会，希望唤起民众用拍摄影片的方式，纪录台北县的改变。

2009年3月9日，蔡旻佑参加陈奕“爱的巴士”慈善演唱会并献唱歌曲，为博幼基金会筹集募款，帮助幼童圆梦。11月7日，参加“自由重生-MTV出口反人口贩运”公益演唱会，一起声援反人口贩运的活动。

2012年6月2日，蔡旻佑担任拒烟大使，参加台中市举办的“世界无烟日健康101”宣导活动，表达拒烟和反烟的决心。

2014年3月，蔡旻佑参加“台湾手绘童心 名人慈善义卖展”包包慈善义卖活动，将爱传达至需要帮助的弱势孩童。

2016年10月16日，蔡旻佑参加“我要上学 1200助学行动”爱心路演，现场承诺资助3个小朋友，呼吁大家关爱留守儿童。

2017年7月15日，蔡旻佑参加“大手牵小手 把爱传出去”第二届关爱留守儿童群星公益晚会，号召大家关爱留守儿童。

2019年8月25日，蔡旻佑在咖啡厅举办公益音乐会，以不插电的方式演出，演唱所得全额捐至“流浪动物花园协会”。

2023年11月18日，蔡旻佑参加“爱之日常音乐节”，登台献唱并慷慨捐出心爱的衣物义卖，关怀艾滋和同志族群，倡议多元平权的理念。

蔡旻佑在台湾师大附中就读，是校内风云人物（校草），又帅又会弹琴，父母亦对他寄予厚望。但他没有真正品尝过“童年的滋味”，每次逢年过节回去嘉义老家，当其他孩子都在院子里玩游戏、放鞭炮，蔡旻佑却只能在一旁练琴，直到吃饭前才能稍微喘口气。

蔡旻佑喜欢飞机，觉得当机长很帅，小时候的志愿是做飞行员。收藏上百架的飞机模型的他，曾经想快快长大去考机师，幻想遨游天际的生活。

蔡旻佑从小苦练钢琴，国中时开始听陶喆的歌曲，立志要成为创作者。2006年第一首歌曲《我可以》走红，但代表作也给他带来不少压力，直到2015年写下“进击版”《我想我可以》才放过自己。

蔡旻佑出道届满10年，历经转型和转换东家，曾怀疑自己“是不是不会做音乐”，心结累积多时，一度萌生退意。周传雄和陈建骐两位老师舍不得，指导他将心路历程导进创作，作品才会充满血泪和感情。于是他渐渐转化心情，把面对30岁的想法和心声全力投进创作，推出专辑《我和我的布拉姆斯》。

蔡旻佑国中三年都在暗恋一个隔壁班女生，双方是下课时会在走廊聊天的朋友。就这样聊了三年，但蔡旻佑就是不敢表白，让他内心煎熬，连别的男生送花给她，都会赌气躲得远远的，饱尝“失恋苦果”，因此写下歌曲《我可以》抒怀。

蔡旻佑退伍之后很幸运地遇到一个很有感觉的女生，第一次真的有“恋爱”的感觉，甚至一度认为结婚对象就是她。不过两人分手原因，天蝎座的他自认占有欲强，甚至会像“侦探”般追查女友行踪，《怎么爱你都不够》就是献给前女友的歌。

科班出身，母亲是声乐老师，扎实的音乐背景让蔡旻佑唱起歌一向得心应手，加上清新的创作风格，让他被视为音乐圈的“创作男孩”，一路走来依旧保持着干净脱俗的形象。男孩转大人的蔡旻佑，声音里仍然有着一股“初生牛犊不畏虎”的倔强，他也始终保持着赤子之心在创作音乐，简单又真诚。（南方网、搜狐、南风窗评）

蔡旻佑以优质创作才华获得华语乐坛注目，他能歌擅唱，写歌文思泉涌。直率纯情的《我可以》席卷乐坛创造经典名曲，《小乖乖》更以轻甜R&B曲风掳获许多少女的心，树立了纯爱歌新指标。即使经过十多年，现在听到这些歌，还是能够让人瞬间回到初恋的悸动感。（MSN、新浪评）

“创作才子”蔡旻佑持续推出佳作，每一张专辑都展现了他不同面向的音乐才华。而他本人，更是和自己的音乐一起在长大。十多年音乐生涯，他尝试了迷人情歌、电子舞曲等多种曲风，创作了许多脍炙人口的歌曲。“我可以陪你去看星星”曾陪伴多少人走过青春岁月，见证无数珍贵的情谊。他将生活经历写入歌曲当中，更是能融入到每个人的生活中，陪伴大家继续向前。（央视网、网易、北青网、南风窗评）

以古典曲风融合流行音乐的蔡旻佑，他的人就像他的音乐曲风一样变幻莫测，常常笑容满面地出现在荧光幕前，面对任何人都是笑眯眯的，犹如邻家男孩般亲切。除了音乐创作外，蔡旻佑尝试各类角色，更参加了偶像剧的演出，那阳光般充满亲和力的笑容，让人过目不忘。（新浪、央视网评）

蔡旻佑身上有一种矛盾，是男孩向大人转变的矛盾，在音乐的宇宙里他可以保持简单和纯白，但又必须走出来面对复杂的大千世界，他还不太会“遮掩”自己。谈笑中，他似乎仍然只是个男孩，眉眼明亮，仿佛接着星芒，温暖得像一束光。（南风窗评）