W 2014 roku Nam pojawił się w teledyskach do utworów „200%” i „Give Love” artystów Akdonga Musiciana, również związanych z wytwórnią YG Entertainment . Niedługo później zadebiutował jako aktor, grając rolę drugoplanową w dramie tvN The Idle Mermaid.
2015–2018: Rosnąca popularność i debiut na dużym ekranie Otrzymał swoją pierwszą dużą rolę w młodzieżowej dramie KBS Kim jesteś: Szkoła 2015, w której wcielił się w postać ucznia liceum, Han Yi-ana. Jego postać zmagała się z trudami dorastania, takimi jak zauroczenie koleżanką ze szkoły oraz kontuzje wpływające na jego karierę pływacką. Jego występ w serialu przyciągnął uwagę widzów, co zaowocowało zdobyciem kilku nagród, w tym nagrody dla Najlepszego Nowego Aktora na 4. APAN Star Awards oraz Nagrody Popularności na KBS Drama Awards w 2015 roku. lewo|mały|210x210px|Nam Joo-hyuk w 2015 roku W 2016 roku zagrał role drugoplanowe w serialu Cheese in the Trap oraz w historycznej dramie Moon Lovers: Scarlet Heart Ryeo . W tym samym roku dołączył do obsady programu rozrywkowego Three Meals a Day. Następnie zagrał swoją drugą główną rolę w młodzieżowej dramie Weightlifting Fairy Kim Bok-joo, u boku Lee Sung-kyung, wcielając się w utalentowanego, ale zabawnego pływaka o imieniu Jung Joon-hyung.