二零零三年，蔡瀚亿完成了中学阶段的学业。在随后的一个年头里，他潜心学习了爵士乐理论，并同时掌握了吉他弹奏、打击乐技巧以及声乐演唱，为未来的艺术道路打下了扎实的基础。凭借这段时间积累的才艺与努力，他成功考入了香港演艺学院的表演系进行深造。在学院的求学期间，他因学业表现优异，曾两次获得学院颁发的奖学金。此外，他还凭借在剧目《云雀》与《例外与常规》中的精彩演绎和突出表现，荣获了学院授予的杰出演员奖项。
二零零九年，蔡瀚亿参与了电影《狂舞派》的演员选拔试镜，并成功获得了出演机会，在此期间他还接拍了一系列商业广告，随后更投身舞台剧领域，参与了话剧团的演出实践。二零一二年，备受期待的《狂舞派》在获得投资后正式启动拍摄，为了能够全身心沉浸于角色之中，并有更充裕的时间深入研读剧本、揣摩人物，蔡瀚亿毅然推掉了所有其他工作邀约，并暂时离开了所属的剧团。二零一三年，蔡瀚亿迎来了其演艺生涯的重要转折点，他与颜卓灵、杨乐文、范颖儿共同主演了以街舞为主题的青春电影《狂舞派》，在片中他生动诠释了睿智且不乏幽默感的太极社社长柒良一角；这部作品不仅是蔡瀚亿个人首部登上大银幕的电影，也标志着他正式以演员身份开启了职业道路。作为一部制作成本不高的影片，该片在香港地区上映后取得了超出预期的市场反响，累计票房突破千万港币，蔡瀚亿更凭借在此片中的出色表现，接连荣获第三十三届香港电影金像奖及香港电影导演会颁发的最佳新演员奖项，获得了业界的高度认可。二零一四年四月，蔡瀚亿在导演叶念琛执导的爱情题材电影《百变爱人》中出演了角色温特福变身前的形象；同年九月，他与张兆辉、周俊伟、邵音音联袂主演了惊悚电影《午夜43路》，在片中饰演了一位绰号为“B仔”的警察陈家乐；此外，在同一年度，蔡瀚亿还受邀为粤语版本的《麦兜我和我妈妈》贡献了自己的配音才华。二零一五年二月，蔡瀚亿与吴君如、刘浩龙、姜皓文合作，主演了喜剧电影《十二金鸭》，他所饰演的流云是片中“十二金鸭”成员之一；同年五月，他又与冯宝宝、曾江、王澜霏共同主演了聚焦亲情与成长的励志电影《妈咪侠》，在片中扮演了女主角阿爱的儿子；到了六月，他则在郑保瑞执导的犯罪动作大片《杀破狼2》中，饰演了重案组高级警员郭俊一。二零一六年一月，蔡瀚亿参演了由吴镇宇、郑中基、江疏影领衔主演的喜剧电影《恶人报喜》；随后在同年三月，他与陈慧敏、刘心悠、薛凯琪合作主演的浪漫爱情电影《灯塔下的恋人》在中国内地影院公映，他在片中塑造了一位热爱汽车的角色细坚。二零二零年十二月二十四日，由他主演的动作犯罪题材电影《拆弹专家2》正式上映。二零二一年，他参与了电影《反贪风暴5：最终章》的演出。二零二三年八月十八日，其参演的电影《暗杀风暴》登陆院线；同年十一月十八日，另一部他参演的电影《一狱Ⅱ劫数难逃》通过腾讯视频平台进行全网首播，他在片中饰演了名为五仔的角色。根据已公布的计划，二零二五年五月五日，蔡瀚亿参演的电视剧《哪一天我们会红》将如期与观众见面。
蔡瀚亿在《狂舞派》中的表演极具喜剧天赋与节奏感，其独特的幽默风格令观众印象深刻，许多人认为他颇有潜力成为周星驰的接班人。而在《狂舞派》中，他更是将角色“柒良”塑造得深入人心——这个人物从前半段的“怪人”逐渐转变为后半段的“大众情人”，如此复杂的性格跨度被蔡瀚亿演绎得活灵活现、层次分明。随着对蔡瀚亿了解的加深，人们越发感觉他本人与“柒良”之间存在某种内在的相似性，仿佛他就是具有“柒良”那种独特质地的人。他与角色的贴合不仅体现在外在表现，更在于内在精神的共鸣：就像“柒良”一样，蔡瀚亿对自己所相信的事情，哪怕只是细微之处，也始终保持着坚定的原则；“柒良”从不畏惧他人的嘲笑，蔡瀚亿同样如此，他能够坦然面对各种评价，毫不介怀世俗的眼光与约束。这种特质使得他在表演上拥有相当高的可塑性，既能生动诠释傻气憨厚的宅男形象，也能经过打扮与气质调整，展现出潇洒帅气的另一面。在《狂舞派》中，他再次饰演了柒良这一角色，进一步延续并深化了对该人物的理解与呈现。