I 2015 blev det annonceret, at Hartley var blevet kastet i en serie regelmæssig rolle på NBC drama serien "This Is Us", som debuterede i september 2016. Han og skuespillerne vandt "Outstanding Performance by an Ensemble in a Drama Series" ved
24. Screen Actors Guild Awards. I 2017 havde han en medvirkende rolle i komediefilmen "A Bad Moms Christmas". I august 2020 skrev Hartley på at spille hovedrollen og producere en filmatisering af "The Noel Diary", baseret på romanen med samme navn.