2020년 1월부터 방영된 미스터트롯에 현역부 A조로 참가하였다.

노래를 매우 편하게 부르기로 유명하다. 고음 올릴 때나 저음 내릴 때도 전혀 인상을 찌푸리지 않고 편하게 부르며, 목에 힘을 세게 주지 않아도 부드럽지만 강한 목소리를 내는 것이 강점이다.

100인 예심에서 미스터트롯 마스터인 노사연의 <바램>을 선곡하였다.

해당 곡으로 마스터들의 호평을 받으며 올하트로 예선을 통과하였고, 예선 선을 차지하였다.[1]

현역부 A조가 가장 기피하던 장르인 댄스트로트로 미션을 치르게 되었다. 곡은 미스터트롯 마스터로 출연중인 박현빈의 댄싱퀸. 그다지 유명하지 않은 곡이었으나,[2] 어벤져스 팀 답게 뮤지컬 한편을 보는듯한 무대를 선보였고, 리더 장민호는 투혼의 솔로 댄스를 선보이며 올하트를 받아 전원 본선 2차전에 진출하게 되었다. 연습 도중 영기와 더불어 몸개그를 담당했으나, 끊임없는 연습을 통해 무대에서는 썩 괜찮은 춤을 선보인다.

이 무대 하나로 팀전 순위 3위를 1위까지 올리며 본선 3차전 진을 차지했다. 팀원들의 운명을 짊어진 부담감과 긴장감으로 무대에 섰지만, 첫 소절을 부르자마자 관객석에서 탄성이 나오며 목소리 하나만으로 마스터들과 관객들을 사로잡았다. 35살의 미혼이면서도 온전히 60대 노부부의 이야기 속으로 들어가 휘파람으로도 노래의 감정을 표현했다.

이 경연의 방송이 끝나자 마자 김광석의 어느 60대 노부부 이야기가 실시간 인기 검색어에 순식간에 등장했으며, 이러한 인기를 방증하듯, 에이스 대결 종료 후에도 음원 차트에서 임영웅 노래 중 단연 탑을 차지하고 있다. 본인도 미스터트롯에서 경연한 가장 애착이 가는 무대로 뽑았다.

예쁜 사랑 노래를 불러보고 싶어 이 노래를 선곡했다고 한다.

노래 부를 때 감정을 위해 고3 때 여자친구를 집에 데려다주고 돌아오던 길의 가로등 불빛이 비추던 골목길을 걷는 자신의 모습을 떠올려 보기도 했다.[3]

이 무대에서 장윤정의 극찬을 받았고, 962점을 받으며 준결승 1R 1위를 차지했다.

준결승 2R에서는 1R 6위 김수찬의 지명을 받아, 주현미의 <울면서 후회하네>를 듀엣 무대로 꾸미게 되었다.

1절 파트는 김수찬이, 2절 파트는 임영웅이 불렀으며, 그동안 개인 경연 무대에서 보여주었던 모습과는 차별화된 특유의 간드러지는 음색을 뽐내며 노래를 소화하였다. 레전드와 마스터로부터 극찬을 받았으며 둘 중 더 잘한 사람을 선택해야하는 경연 법칙 상 마스터들의 고민이 깊어지기도 했다. 그 결과는 300:0 으로 완승을 거두며, 1라운드에 이어 2라운드에서도 1위를 지켜냈다.
미스트롯1,2와 미스터트롯 통틀어 유일하게 예선전,본선 올패스 후 결승진출했다.

실시간 국민 투표에서 1,374,748표(득표율 25.32%)로 1위를 차지했다.

어릴 때 세상을 떠난 아버지가 어머니에게 장난기로 자주 불러줬던 노래였다고 한다. 하지만 본인은 첫 소절부터 눈물이 날 것 같아 어디서도 이 노래를 부를 엄두를 못 냈다고 한다. 하지만 미스터트롯 결승전 마지막 무대이기에 이 노래를 부르겠다고 했다.