2015年，还在高中就读的郭子凡参演了青春疼痛网络剧《会痛的17岁》。之后，加入养成节目《燃烧吧少年》训练营成为天娱练习生，并通过筛选成为16名录制节目选手之一；该节目于11月21日在浙江卫视播出。同期录制由腾讯视频出品的直播节目《少年频道》。12月26日，科幻微电影《光》在浙江卫视播出，在片中郭子凡饰演一名在外太空的人类，解救遇到危险的马思纯。12月31日，亮相于浙江卫视“奔跑吧2016”跨年演唱会，与队友串烧表演《今天你要嫁给我》和节目主题曲《Be a Man》。

2016年1月，参与拍摄公益主题短片《少年自救防火墙》。2月6日在《燃烧吧少年》总决赛直播中，郭子凡与队友获得总分503分赢得比赛，并以舞蹈担当的身份与伍嘉成、谷嘉诚和郭子凡获得X-Fire团体封号。9月24日，X玖少年团同名数字专辑《X玖》上线，专辑共收录了《以己之名》、《B.O.Y.S》、《永字八法》和《Be A Man》四首歌曲，仅一分钟累计购买量突破一万。9月28日，参加X玖少年团出道发布会并以舞蹈担当的身份正式出道；同时，与队友首次现场表演《以己之名》。9月29日，参演的校园星座超能力网络剧《超星星学园》在腾讯上线，郭子凡搭档洪辰，在剧中饰演周董一角，保护白白。11月6日，参加首届粉丝嘉年华年度盛典并演唱《以己之名》，随X玖少年团获得“明星势力榜年度新人团体”奖项。11月19日，组合网络综艺《X玖少年频道》在腾讯视频上线。之后，东方魔幻冒险电影《捉妖记2》公布演员阵容，郭子凡作为“捉妖天团”之一，在片中和胡巴一起踏上冒险新征程。12月10日，参加腾讯视频星光大赏盛典，并表演《B.O.Y.S》作为盛典开场秀；同时，还获得了“年度青春大势男团奖”。12月31日，在江苏卫视“17聚幸福”跨年演唱会上表演歌曲《B.O.Y.S》。

2017年1月20日，加盟湖南卫视小年夜春晚，演绎经过改编的小虎队歌曲《新年快乐》，为观众唱响新年祝福。2月18日，随组合参与录制的嘉宾访谈游戏综艺节目《快乐大本营》在湖南卫视播出，展示了自己的舞蹈才艺。3月24日，随组合参与录制的以”春天在哪里“为主题的娱乐脱口秀节目《天天向上》在湖南卫视播出。4月2日，随组合在上海举行以“以己之名”为主题的演唱会。4月28日，随组合为腾讯游戏《天天炫斗》演唱三周年主题曲《炫斗青春》。7月12日，郭子凡出席第十三届北京青少年公益电影节，并担任电影节“公益大使”。7月19日，在“2017亚洲金曲大赏”上，随组合获得“年度最受欢迎团体奖”。9月，出演由哇唧唧哇与企鹅影视联合出品的古装言情偶像剧《这个皇上我要了》。