2010: The X Factor
En 2010, con dieciséis años, Horan hizo una audición para la séptima serie de The X Factor en Dublín. Cantó «So Sick» y recibió comentarios mixtos de los jueces. Louis Walsh estuvo a su favor, pero Cheryl Cole y la juez invitada Katy Perry consideraron que necesitaba algo de tiempo para crecer. Simon Cowell votó a favor de dejarlo pasar, Cole dijo que no, Walsh dijo que sí y Perry decidió votar que sí. Horan pasó entonces al bootcamp.
En el bootcamp, cantó «Champagne Supernova», pero no logró clasificarse en la categoría. Tras una sugerencia de la jueza invitada Nicole Scherzinger, Horan fue puesto en un grupo con cuatro chicos que tampoco lograron avanzar en el concurso, y como eran demasiado buenos para dejarlos ir, los jueces decidieron darle la razón a Scherzinger. Horan junto con Harry Styles, Liam Payne, Louis Tomlinson y Zayn Malik formaron One Direction. A Styles se le ocurrió el nombre de la banda, que pensó que sonaría bien cuando el locutor Peter Dickson leyera su nombre en los directos.
El grupo se reunió durante dos semanas para conocerse y ensayar. Para su canción de clasificación en las «casas de los jueces» y su primera canción como grupo, One Direction cantó una versión acústica de «Torn». Simon Cowell comentó más tarde que la actuación le convenció de que el grupo «tenía confianza en sí mismo, era divertido, como una pandilla de amigos, y también algo intrépido.» En las primeras cuatro semanas de los shows en vivo, fueron el último acto de Cowell en la competencia. Durante el concurso, el grupo interpretó diferentes canciones como «My Life Would Suck Without You» de Kelly Clarkson y «Total Eclipse of the Heart» de Bonnie Tyler, ganando rápidamente popularidad en las Islas de la Plata. Quedaron en tercer lugar, por detrás de la subcampeona Rebecca Ferguson y del ganador Matt Cardle.
2011-2015: One Direction
Después de The X Factor, One Direction fue fichado por Cowell con un contrato discográfico con Syco de 2 millones de libras. Comenzaron a grabar su álbum debut en Los Ángeles en enero de 2011. Ese mes de febrero, un libro autorizado por One Direction, One Direction: Forever Young (Our Official X Factor Story), fue publicado y encabezó la lista de los más vendidos de The Sunday Times. Ese mismo mes, la banda y otros concursantes de la serie participaron en la gira The X Factor Live Tour. Durante la gira, el grupo actuó ante 500.000 personas en todo el Reino Unido. Una vez concluida la gira en abril, el grupo siguió trabajando en su álbum de debut. La grabación tuvo lugar en Estocolmo, Londres y Los Ángeles, ya que One Direction trabajó con productores como Carl Falk, Savan Kotecha, Steve Mac y Rami Yacoub.
El single de debut de One Direction, «What Makes You Beautiful», se publicó en septiembre de 2011. Un éxito global y comercial, la canción alcanzó el número uno en varios países. Los siguientes singles, «Gotta Be You», «One Thing» y «More than This», también tuvieron éxito, y los dos primeros se convirtieron en éxitos del top ten en el Reino Unido. En noviembre de ese año, el álbum de debut del grupo, «Up All Night», se publicó en Irlanda y el Reino Unido, alcanzando el número uno y el número dos en las listas, respectivamente. El álbum se publicó a nivel internacional en marzo de 2012, y One Direction se convirtió en el primer grupo del Reino Unido en conseguir que su álbum de debut alcanzara el número uno en Estados Unidos. Para promocionar el álbum, se embarcaron en su primera gira de conciertos como cabezas de cartel, la Up All Night Tour. Aunque en un principio sólo iban a actuar en Europa, se añadieron fechas adicionales en Norteamérica y Australia debido a la gran demanda. La gira fue un éxito comercial; las entradas se agotaron en cuestión de minutos, y la gira recibió críticas positivas de los críticos, que aplaudieron su capacidad de cantar y su presencia en el escenario. En mayo de 2012, la banda publicó el DVD de la gira, Up All Night: The Live Tour. Ese mismo mes, se publicó el primer libro de One Direction autorizado en Estados Unidos, Dare to Dream: Life as One Direction, se publicó y encabezó la lista de los más vendidos del New York Times. En septiembre de 2012, el grupo lanzó «Live While We’re Young», el single principal de su próximo segundo álbum. El segundo sencillo del álbum, «Little Things», supuso el segundo número uno del grupo en el Reino Unido. En noviembre de 2012 se publicó Take Me Home, el segundo álbum de One Direction. Llegó al número uno en más de 35 países y, tras alcanzar el número uno en el Billboard 200, el grupo se convirtió en la primera boy band de la historia de las listas estadounidenses en grabar dos álbumes número uno en el mismo año natural, además de ser el primer grupo desde 2008 en grabar dos álbumes número uno en el mismo año. Para apoyar el álbum, se embarcaron en su segunda gira como cabezas de cartel, el Take Me Home Tour, tocando más de 120 shows en cuatro continentes. En agosto de 2013, One Direction: This Is Us, una película documental de conciertos en 3D, fue un éxito de taquilla, recaudando más de 68,5 millones de dólares. El tercer libro de One Direction, One Direction: Where We Are: Nuestra banda, nuestra historia: 100% Official, se publicó ese mismo mes.
El tercer álbum de estudio de la banda, Midnight Memories, se publicó el 25 de noviembre de 2013. Fue el álbum más vendido en todo el mundo en 2013 con 4 millones de copias vendidas globalmente. «Best Song Ever», el single principal del álbum, es el single más vendido de One Direction en Estados Unidos hasta la fecha. Tras el lanzamiento del álbum, el grupo se embarcó en la gira Where We Are. Se trata de la primera gira de la banda en la que sólo hay estadios, las entradas se agotaron en minutos y se añadieron más conciertos debido a la «abrumadora demanda». La banda consiguió una media de 49.848 fans por concierto. La gira recaudó más de 290 millones de dólares y fue la más taquillera de 2014, la decimoquinta gira de conciertos más taquillera de todos los tiempos, y sigue siendo la gira más taquillera de todos los tiempos de un grupo vocal. En septiembre de 2014, el cuarto libro de One Direction, One Direction: Who We Are: Nuestra autobiografía oficial, fue publicado. La segunda película de conciertos del grupo, One Direction: Where We Are – The Concert Film, se estrenó en octubre de 2014, mostrando imágenes de los shows de la banda en el estadio de San Siro en Milán, Italia. En noviembre de 2014, One Direction lanzó su cuarto álbum, Four. El último álbum que incluye a Zayn Malik, los singles «Steal My Girl» y «Night Changes» recibieron ambos el estatus de platino. El álbum debutó en el número uno en 18 países, y One Direction se convirtió en el único grupo en los 58 años de historia de la lista de álbumes Billboard 200 en que sus cuatro primeros álbumes debutaron en el número uno. En febrero de 2015, la banda se embarcó en la gira On The Road Again, con la que actuó en Australia, Asia, África, Europa y Norteamérica. Se vendieron más de 2,3 millones de entradas con una recaudación de 208 millones de dólares. En noviembre de 2015, se publicó Made in the A.M., su quinto álbum. Liderado por los singles «Drag Me Down» y «Perfect», el álbum alcanzó el número uno en múltiples países, incluido el Reino Unido, mientras que llegó al número dos en el Billboard 200 de Estados Unidos. Tras el lanzamiento del álbum, el grupo entró en un parón indefinido.
2016-2018: Flicker y Modest Golf Management
En febrero de 2016 salió a la luz Modest Golf, una empresa de gestión de golf que Horan fundó junto a Mark McDonnell e Ian Watts. Desde entonces, Modest Golf ha fichado a varios jugadores de golf. En marzo de 2019, Modest Golf consiguió su primera victoria en el circuito europeo cuando el golfista italiano Guido Migliozzi, el primer golfista que la empresa fichó allá por agosto de 2016, ganó el Open de Kenia. En septiembre de 2016, se anunció que Horan había firmado un contrato en solitario con Capitol Records. El 29 de septiembre de 2016, Horan lanzó su primer sencillo en solitario «This Town». Desde su lanzamiento, alcanzó el número 9 en el UK Singles Chart y el número 20 en el US Billboard Hot 100. El 4 de mayo de 2017, Horan lanzó su segundo single en solitario «Slow Hands». También entró en el top 10 en el Reino Unido y en el top 20 en los Estados Unidos.
En una entrevista con Entertainment Weekly, Horan declaró que su próximo álbum, Flicker, se inspiró en actos de rock clásico, incluyendo Fleetwood Mac y The Eagles. «Siempre que cogía una guitarra, tocaba naturalmente los acordes así, y punteaba mucho con los dedos y tocaba ese tipo de estilo folk.» También describió la colección como un «estilo folk con pop». Horan se embarcó en una gira mundial, Flicker Sessions 2017, que comenzó en agosto para promocionar el álbum. Horan anunció que había contactado con la cantante estadounidense Maren Morris para que colaborara en su canción «Seeing Blind». En agosto, estrenó una canción titulada «On My Own» en el Teatro Olympia de Dublín. El 15 de septiembre de 2017, Horan lanzó su tercer sencillo del álbum, «Too Much to Ask».
Flicker fue lanzado el 20 de octubre de 2017, y debutó en la cima del Billboard 200. También alcanzó el número uno en Irlanda y los Países Bajos. El 8 de noviembre de 2017, actuó junto a Maren Morris en la 51ª edición de los premios de la Asociación de Música Country. En 2018, se embarcó en la gira mundial Flicker para promocionar el álbum.
2019-presente: Heartbreak Weather
En septiembre de 2019, Horan declaró que había estado trabajando en su próximo segundo álbum de estudio con Greg Kurstin, quien le ayudó con una balada titulada «Put a Little Love on Me». El single principal del álbum, «Nice to Meet Ya», fue lanzado el 4 de octubre de 2019. El 30 de octubre, Horan anunció que se embarcaría en el Nice to Meet Ya Tour en 2020. «Put a Little Love on Me» fue lanzado como el segundo sencillo del álbum el 6 de diciembre de 2019. El 7 de febrero de 2020, Horan lanzó el tercer sencillo del álbum, «No Judgement» junto con la revelación del título del álbum como Heartbreak Weather y el anuncio del 13 de marzo de 2020 como fecha de lanzamiento.
Heartbreak Weather fue lanzado con críticas positivas y debutó en el número cuatro en el Billboard 200 de Estados Unidos y en el número uno en la lista de álbumes del Reino Unido. Debido a la preocupación por la pandemia de coronavirus, Horan canceló la próxima gira.