2009年,蔡瀚亿参加了电影《
狂舞派》选角试镜且得到了拍片邀约,并出演了一些广告,之后还参与了舞台剧团的话剧演出。蔡瀚亿2012年,《狂舞派》得到投资终于开机拍摄,蔡瀚亿为了更专注地进入角色,有更多的时间钻研剧本,推掉了所有工作并离开了剧团。2013年,蔡瀚亿与颜卓灵,杨乐文,范颖儿联袂主演街舞青春电影《狂舞派》,在片中饰演睿智幽默的太极社社长柒良,该片是蔡瀚亿的首部电影作品,他从此正式开启演员之路,而该片作为小成本电影,在香港上映后票房突破千万港币,蔡瀚亿也凭借该片获得第33届香港电影金像奖及香港电影导演会最佳新演员奖。2014年4月,蔡瀚亿在叶念琛执导的爱情电影《
百变爱人》中饰演变身前的温特福;同年9月,与张兆辉,周俊伟,邵音音合作主演的惊悚电影《
午夜43路》,在片中饰演B仔警察陈家乐;同年,蔡瀚亿还参与了粤语版《麦兜我和我妈妈》的配音工作。2015年2月,蔡瀚亿与吴君如,刘浩龙,姜皓文合作主演喜剧电影《十二金鸭》,在片中饰演十二金鸭之一的流云;同年5月,与冯宝宝,曾江,王澜霏合作主演励志亲情电影《
妈咪侠》,在片中饰演女主人公阿爱的儿子;同年6月,在郑保瑞执导的犯罪动作电影《杀破狼2》中饰演重案组高级警员郭俊一。2016年1月,蔡瀚亿出演吴镇宇,郑中基,江疏影主演的喜剧电影《
恶人报喜》;同年3月,与陈慧敏,刘心悠,薛凯琪合作主演的浪漫爱情电影《
灯塔下的恋人》在中国内地上映,在片中饰演车迷细坚。2020年12月24日,主演的动作犯罪电影《
拆弹专家2》上映。2021年,参演电影《反贪风暴5:最终章》。2022年9月,参演电影《一狱Ⅱ劫数难逃》。2023年8月18日,参演的电影《暗杀风暴》上映。