2012年1月,吳世勛同卡紛品牌合作,參與拍攝《W》畫報 。1月10日,作為SMEXO/EXO-K組合成員亮相,公開照片和舞蹈預告《RUN&GUN》(withKAI)。1月11日公開單人舞蹈預告《BLACKPEARL》 。3月3日,代言Calvin Klein Jeans。31日與4月1日分別在韓國和中國北京舉行了出道showcase 。4月8日,以EXO/EXO-K組合成員身份在SBS人氣歌謠舞台正式出道,同天發行首張迷你專輯《MAMA》。4月30日,出演少女時代-TaeTiSeo歌曲《Twinkle》MV(with伯賢、燦烈、KAI)。8月17日,參與KBS音樂銀行BoA《Only One》舞台表演(Only One BoA featSEHUN)。 2013年06月03日,發行首張正規專輯《XOXO(Kiss&Hug)》,專輯銷量突破百萬張 。07月22日,客串出演情景喜劇《歡迎來到皇家別墅》(with 燦烈) 。08月05日,EXO正規一輯後續曲專輯《XOXO》Repackage Kiss Ver. 正式發行 。11月22日,EXO參加第15屆”Mnet Asian Music Awards亞洲音樂盛典“獲得年度最佳專輯大獎。12月09日,發行冬日主題迷你專輯《Miracles in December》。 2014年1月4日,吳世勛擔任MBC電視台《音樂中心》節目特別MC。5月7日,第二張迷你專輯《Overdose》公開發行[17] 。8月17日,吳世勛出演Running Man嘉賓(with KAI) 4月,參演的網絡劇《我的鄰居是EXO》首播。6月26日,參加江蘇衞視真人秀節目《前往世界的盡頭》,擔任舞蹈教練。