Carrera
En 2009, protagonizó la película familiar The Gold Retrievers con el personaje de Josh Peters. Luego tuvo papeles menores en series de Disney Channel como Austin & Ally y Shake It Up. Después co-protagonizó la comedia romántica de Disney Channel How to Build a Better Boy (2014) como Jaden Stark. El mismo año, fue elegido para interpretar a Ben Eastman en el piloto de la serie también de Disney, Growing Up and Down, pero el proyecto no fue elegido. En 2015, empezó a interpretar a Jesus Foster en la serie dramática de Freeform, The Fosters. Hizo su primera aparición en el episodio de la tercera temporada Lucky, emitido el 17 de agosto de 2015. Por su interpretación, En 2017 fue nominado a los Teen Choice Awards en la categoría Choice Summer TV Star: Male.
En 2017, Centineo empezó a interpretar a Hawk en la serie dramática de go90 T@gged, e interpretó al surfista/artista Johnny Sanders Jr. en la película de comedia romántica coming-of-age SPF-18. Ese mismo año, apareció como el interés amoroso de Camila Cabello en el video musical de «Havana».
Centenio protagonizó dos películas de comedia adolescente originales de Netflix en 2018. Interpretó a Peter Kavinsky en la adaptación de la novela romántica de Jenny Han, To All the Boys I've Loved Before, y el protagonista masculino en Sierra Burgess Is a Loser. En 2019 protagonizará la película romántica The Stand-In como Brooks Rattigan.
