Mendes muncul di "Good Morning America" pada tanggal 17 April 2015, untuk mempromosikan album yang baru dirilis saat itu dan melakukan "Stitches". Pada tanggal 29 April 2015, ia membawakan lagu tersebut secara langsung di "The Ellen DeGeneres Show" dan di "Conan" sebagai tamu musikal episode tersebut. Pada tanggal 21 Juni 2015, ia membawakan lagu tersebut di Much Music Video Awards 2015. Mendes menyanyikan "Stitches" lagi di People's Choice Awards 2016
, diikuti dengan pertunjukan "I Know What You Did Last Summer" dengan Camila Cabello. Lagu ini juga diputar di The Jonathan Ross Show. Mendes membawakan lagu tersebut di final The Voice UK pada 9 April 2016. Dia juga telah melakukan versi stripped-down di Billboard Music Awards 2016. Penampilannya dipuji oleh beberapa publikasi seperti "Rolling Stone" dan "TIME", dengan pujian khusus terhadap kinerja vokalnya dan keterampilan instrumentalnya. Di final Voice Kids di Filipina, Justin Alva membuat lagu duet ini dan berakhir di tempat ketiga.