W 2005 roku nagrywał swoje pierwsze utwory, trzy lata później przeniósł się do Londynu, by móc dalej rozwijać karierę muzyczną. W tym czasie wydał trzy EP-ki: The Orange Room, Ed Sheeran i Want Some?. W 2009 roku zagrał 312 koncertów, chcąc pobić wynik 200 koncertów Jamesa Morrisona. W tym samym roku ukazał się jego kolejny minialbum, zatytułowany You Need Me.
W 2012 roku Sheeran zdobył dwie nagrody Brit Awards w kategoriach „Najlepszy artysta” oraz „Najlepszy przełomowy wykonawca”, a za utwór „The A Team” otrzymał nagrodę Ivor Novello Awards. 29 października 2012 roku premierę miała piosenka „Little Things” brytyjsko-irlandzkiego boysbandu One Direction, którą Sheeran napisał w wieku 16 lat.
13 grudnia 2015 roku opublikował na Facebooku oświadczenie, w którym ogłosił przerwę od mediów społecznościowych. Zapowiedział przy okazji pracę nad trzecim albumem studyjnym. 16 lutego 2016 roku piosenkarz zdobył dwie nagrody Grammy: w kategorii „Piosenka roku” oraz „Najlepszy popowy występ solowy”. 15 września tego samego roku do kin trafił film Bridget Jones 3, w którym Sheeran występuje epizodycznie, grając samego siebie.