二零二零年，蔡徐恩通过参演医疗题材喜剧作品《机智的医生生活》正式开启了她的演艺生涯；此后，她陆续出演了古装奇幻剧集《哲仁王后》与《哲仁王后：竹林》，并在其中扮演了王后身边一位名为洪燕的侍女角色。到了二零二二年，她参演的都市职场爱情剧《气象厅的人们：社内恋爱残酷史篇》于韩国JTBC电视台首次播出，蔡徐恩在剧中饰演气象局总经理二队里最年轻的预报官“金秀珍”，凭借这一角色进一步积累了观众认知。二零二三年，她与南志铉、崔显旭合作，共同出演了校园背景的奇幻惊悚剧《High Cookie》，在剧中她诠释了成绩优异的学生朴熙珍，展现了角色内心的复杂层面。进入二零二四年，蔡徐恩主演了由导演朴智媛执导的短片《开门的方法》，她在片中饰演一位自幼在福利院长大的女主角“天空”，以细腻的表演刻画了人物的成长轨迹。同年十一月二十日，她参与演出的电影作品《开门的方法》正式登陆院线公映，为其演艺履历增添了又一笔重要记录。