Jabarkan 2008–10: Akting dari Joe Jonas

Pada bulan Mei 2008, dia dan bandnya mulai membintangi serial Disney mereka sendiri, Jonas Brothers: Living the Dream. Jonas membuat debut filmnya bersama saudara-saudaranya di film Disney Channel Camp Rock (2008). Lagu latar film ini dirilis pada tanggal 17 Juli 2008, dan terjual 188,000 eksemplar di minggu pertama rilis di Amerika Serikat. Jonas merekam duet "This Is Me" untuk proyek ini, dan lagu ini memasuki sepuluh besar di tangga lagu Billboard Hot 100. Lagu ini menjadi lagu pertama Jonas diluar Jonas Brothers. Lagu ini telah terjual lebih dari 900,000 eksemplar di Amerika Serikat. Album studio ketiga Jonas Brothers, A Little Bit Longer, dirilis di Amerika Serikat pada tanggal 12 Agustus 2008. Album ini menjadi album pertama mereka yang debut di nomor satu di tangga album Billboard 200, terjual lebih dari 525,000 sesudah rilis. Album ini kemudian terjual sebanyak dua juta eksemplar di Amerika Serikat, membuatnya menjadi album multi-platinum kedua mereka. Album ini didukung oleh rilis dari single berjudul "Burnin' Up" (2008), yang menjadi hit lima besar pertama mereka di Amerika Serikat. Jonas dan saudara-saudaranya membintangi film 3D Jonas Brothers: The 3D Concert Experience, yang dirilis secara teatrikal pada tanggal 27 Februari 2009. Film ini sukses secara finansial dan menjadi film konser dengan pendapatan kotor tertinggi keenam.

Jonas bersama saudara-saudaranya membintangi serial Disney Channel kedua mereka, Jonas, yang debut pada tanggal 2 Mei 2009. Musim kedua dan terakhir serial ini berjudul Jonas L.A. Mereka merilis album studio keempat mereka, berjudul Lines, Vines and Trying Times, pada tanggal 16 Juni 2009. Album ini debut di posisi puncak Billboard 200, terjual 247,000 eksemplar di minggu pertama. Album ini gagal menyamai pencapaian serupa seperti album sebelumnya, gagal terjual sebanyak satu juta eksemplar di Amerika Serikat. Jonas ikut menjadi juri tamu pada bulan Januari 2010 episode dari  musim sembilan dari kompetisi menyanyi American Idol. Pada bulan  Februari 2010, Jonas membuat penampilan cameo di video musik milik Vampire Weekend berjudul "Giving Up the Gun" bersama Jake Gyllenhaal, Lil Jon, dan RZA. Dia kemudian menjadi bintang tamu dari episode tahun 2010 dari Hot In Cleveland sebagai putra dari Valerie Bertinelli, Will. Jonas ikut membintangi sekuel Camp Rock 2: The Final Jam.

2011–14: Fastlife dan bubarnya band

Pada tahun 2011, diumumkan bahwa Jonas berencana untuk merekam album solo. Jonas berharap untuk memasukkan unsur funk kedalam album, meskipun ditekan oleh Hollywood Records untuk memasukkan R&B agar mirip seperti Justin Timberlake. Jonas merilis single utama album, berjudul "See No More", pada tanggal 3 Juni 2011. Single ini gagal mendapat sukses komersial, hanya berada di peringkat sembilan puluh dua di tangga lagu Billboard Hot 100. Pada tanggal 4 Agustus 2011, Jonas mengumumkan via Twitter bahwa dia akan bergabung bersama Britney Spears di tur Eropa Spears yang dimulai pada tanggal 16 Oktober 2011. Ryan Seacrest memutarkan perdana single kedua album, "Just in Love", pada tanggal 9 September 2011. Single ini kemudian diremix bersama rapper Lil Wayne, meskipun gagal mendapat sukses komersial. Jonas kemudian mengkonfirmasi album ini akan berjudul Fastlife. Untuk mempromosikan album, Joe bersama Jay Sean mengadakan tur bertajuk Joe Jonas & Jay Sean Tour bersama JoJo sebagai artis pembuka. Tur ini dimulai pada tanggal 9 September 2011, dan selesai pada tanggal 6 Oktober 2011. Fastlife dirilis melalui Hollywood Records pada tanggal 11 Oktober 2011. Album ini terjual dengan total sebanyak 18,000 eksemplar di minggu pertama, debut di nomor lima belas di Billboard 200. Album ini secara cepat turun di tangga album, terjual hanya sebanyak 45,000 eksemplar per tahun 2015. Pada tanggal 2 Mei 2012, diumumkan bahwa Jonas Brothers dan Joe Jonas telah keluar dari Hollywood Records.

Dikonfirmasi pada bulan April 2013 bahwa Jonas Brothers akan mulai mengerjakan album studio kelima mereka dan sebuah tur yang akan datang. Kevin Jonas kemudian membintangi serial realitasnya sendiri di E!, Married to Jonas, yang fokus di kehidupan pernikahannya bersama istrinya, Danielle. Acara ini ikut menampilkan penampilan dari Joe dan Nick dan mendokumentasikan persiapan band mereka atas album baru. Pada tahun yang sama, Jonas berpartisipasi di acara permainan kencan di Fox berjudul The Choice. Jonas ikut menulis "Dreams" dari album John Legend berjudul Love in the Future (2013). Band ini tampil di Rusia pada bulan September 2012, membuat ini menjadi penampilan langsung pertama mereka sejak tur tahun 2010. Konser reuni mereka, yang diumumkan pada bulan Agustus 2012, diadakan pada tanggal 11 Oktober 2012, di Radio City Music Hall di New York City. Album studio kelima band ini, dijadwalkan untuk dirilis secara independen melalui label mereka sendiri, dijadwalkan untuk rilis pada tahun 2013. Jonas Brothers juga mengumumkan tur Amerika Utara yang akan datang, dan tiket yang akan dijual. Album mereka, awalnya berjudul V, didukung oleh rilis dari single seperti "Pom Poms" dan "First Time". Pada tanggal 9 Oktober 2013, grup ini membatalkan tur mereka yang akan datang sebelum dijadwalkan mulai, dan menyatakan sebuah "keretakan yang mendalam di dalam band" atas "perbedaan kreativitas". Hanya beberapa hari kemudian, dikonfirmasi band ini bubar.

2015–sekarang: DNCE dan The Voice

Dengan secara resmi bandnya bubar, Jonas mulai mengerjakan sebuah proyek musik baru bersama para produser seperti Malay dan Mattman & Robin. Ketika sedang mengerjakan proyek ini, Jonas merasa tidak yakin apakah dia ingin merekam album studio kedua atau membentuk sebuah band baru. Sesudah bekerja bersama Justin Tranter di beberapa lagu, Jonas memutuskan untuk membentuk sebuah band bersama teman-temannya dan mantan anggota tur Jack Lawless dan JinJoo Lee. Cole Whittle, seorang anggota dari band rock alternatif bernama Semi Precious Weapons, menjadi anggota keempat dan terakhir dari grup. Grup ini menamakan diri mereka DNCE, sebuah kata salah eja dari dance. DNCE merilis single debut mereka, "Cake by the Ocean", pada tahun 2015. Extended play debut mereka dirilis di bulan Oktober 2015. Ep ini debut di nomor tujuh puluh sembilan di Billboard 200 di Amerika Serikat.

Pada tahun 2018, dia bergabung bersama versi Australia dari The Voice sebagai pelatih, setahun setelah menjadi mentor di versi Amerika Serikat. Pada bulan Juni 2018, Jonas dan DJ berkebangsaan Inggris Jonas Blue merilis single kolaborasi mereka berjudul "I See Love", sebuah lagu untuk film Hotel Transylvania 3: Summer Vacation. Dia juga mengisi suara karakter bernama Kraken di film ini.