2016年9月，吕小雨参加湖南卫视暑期推出的女子团体综艺节目《夏日甜心》的录制，并于第八期登场，她在游戏“劲哭金曲”环节，达到了“十秒落泪”的好成绩；同年，主演刘玮执导的惊悚悬疑片《绝望者游戏》，饰演因为父母的离婚而导致离家出走的溺水者少女，而这也是她的首部影视剧作品。

2017年，吕小雨与张雪迎、曾舜晞合作出演青春校园爱情片《青春最好时》；4月，参加爱奇艺真人Online二次元偶像养成秀节目《次元星计划》的录制；5月14日，与曾舜晞、孙千合作主演根据幽灵姐妹同名漫画改编的青春校园偶像剧《快把我哥带走》在青岛正式开机，她在剧中则饰演萝莉的心，又腐又污，喜欢看韩国欧巴、英国王子八卦消息的苗妙妙；8月9日，搭档王美人主演的青春校园网络剧《三年二班》在天津正式开机。

2018年4月，参加综艺节目《创造101》；7月17日，与罗奕佳、高秋梓、强东玥、苏芮琪、韩丹共同录制的腾讯视频《美食告白记》第二季播出；10月26日，获得凤凰网时尚之选时尚人气先锋大奖。

2019年1月11日，由李子璇、王菊、刘人语、高颖浠、戚砚笛、吕小雨、陈芳语组成限定女团“疾风少女”，为电影《新喜剧之王》献唱主题曲《疾风》；1月12日，获得第3届金骨朵网络影视盛典年度网络潜力演员奖；4月8日，主演由麦田执导的国风言情剧《水墨人生》在横店古民居正式开机，她在剧中饰演了采茶女阮秋水。