2005年，任東霖與張晨光、杜雨露、張子琪出演由郭少雄執(zhí)導(dǎo)的古裝歷史劇《夜來風(fēng)雨》，在劇中飾演明孝宗朱佑樘之子武宗朱厚照。并演唱主題歌《換心》。同年，任東霖與吳倩蓮、張鐵林、沈傲君出演古裝歷史劇《北魏馮太后》，在劇中飾演李彪。2006年，出演劉佩琦、吳軍、張子琪主演的家庭懸疑劇《血有多濃》，在劇中飾演薛東霖。2007年，任東霖與杜淳、高圓圓、劉德凱出演由賴水清執(zhí)導(dǎo)的清末民初愛情劇《愛無悔》（又名《江南第一店》），在劇中飾演高家少爺高德智。同年，演唱電視劇《大旗英雄傳》的主題曲《一滴淚》。2008年，任東霖出演袁立、郭珍霓、佟麗婭主演的古裝歷史劇《母儀天下》，在劇中飾演歷史上有名的漢成帝劉驁。2009年，與黃曉明、王珞丹等聯(lián)袂出演商戰(zhàn)情感劇《暗香》，在劇中飾演黃曉明的侄兒皮皮。同年，他與林心如、文章、柯叔元等聯(lián)袂出演由李保平、丁仰國(guó)聯(lián)合執(zhí)導(dǎo)的都市情感劇《愛在日月潭》，在居中飾演傅康林。之后，與明道合作古裝神話劇《嫦娥》劇中，他首次飾演一個(gè)純粹的大反派。2010年，與賈一平、張光北、馬伊P出演商戰(zhàn)史詩劇《經(jīng)緯天地》，在劇中飾演一個(gè)重情重義為了朋友兩肋插刀的秦少杰。隨后，與賈一平、張光北、王媛可聯(lián)袂主演由黃建中、鐘少雄聯(lián)合執(zhí)導(dǎo)的電視劇《遠(yuǎn)期的合約》，在劇中飾演小海。同年，與鞏崢、陳麗媛、文夢(mèng)洋聯(lián)袂主演由浙江海納影視制作公司出品的都市愛情劇《愛情可以有》，在劇中飾演錢嘯。2011年，參演張恒、韓青、謝君豪主演的民國(guó)抗戰(zhàn)劇《血雨母子情》，在劇中飾演邢天。同年，與范明、郭珍霓、姚笛等出演由中央電視臺(tái)、浙江華策影視股份有限公司聯(lián)合出品的清代古裝判案劇《施公案》（又名《新施公案》），在劇中飾演單元?jiǎng)　短焖g》中心狠手辣草菅人命的反派人物滿族貝勒德榮。2012年，與張玉鰲⒄懦抗?、硞愇r、田麗主演的情感劇《媽媽你在哪里》拍攝中。任東霖這次在劇中和張晨光飾演一對(duì)父子，這是續(xù)《夜來風(fēng)雨》后再度合作，但是任東霖和張晨光對(duì)戲絲毫不緊張。任東霖在劇中扮演的洪子昂是一個(gè)十分癡情的人。同年，與胡亞捷、何賽飛、何琳等聯(lián)合主演的家庭情感劇《那金花和她的女婿》，在劇中飾演二女婿任仲明，是一個(gè)討好諂媚的小男人。2013年，任東霖與毛林林主演由福建朱子影視文化有限公司投拍的時(shí)尚茶文化題材電視劇《茗定今世緣》，該劇以“茶”字為中心，講述了天茗茶府和清遠(yuǎn)茶莊兩大茶商家族糾葛幾代的紛紛擾擾。隨后，主演由張孝正執(zhí)導(dǎo)的偶像劇《叫我灰姑娘》（又名《超級(jí)灰姑娘》），在劇中飾演富二代張摩西。同年，與陳昭榮、馬德鐘、楊婷婷、李芳雯主演由臺(tái)灣導(dǎo)演張孝正執(zhí)導(dǎo)的電視劇《匹夫英雄》，任東霖一改往日熒屏形象，在劇中飾演性格沉穩(wěn)內(nèi)斂的土匪首領(lǐng)季風(fēng)。2014年，參演吳秀波，姚晨，張萌，方中信主演的現(xiàn)代都市愛情劇《離婚律師》，在劇中飾夏芳草和顧威的婚禮主持人；。2015年，參演由上海新文化傳媒集團(tuán)股份有限公司出品的年代情感劇《兩個(gè)女人的戰(zhàn)爭(zhēng)》，在劇中飾演牛成國(guó)；隨后出演近代革命電視連續(xù)劇《暗戰(zhàn)危城》；同年8月出演由海潤(rùn)影視有限公司的年代懸疑電視劇《秘密的背后》，在劇中飾演野心檢察官崔俊杰一角。