埼玉県岩槻市（現・さいたま市岩槻区）出身。アミューズ所属。

高校2年時に初めて訪れた原宿でスカウトされ、アミューズに所属。2006年、テレビドラマ『プリンセス・プリンセスD』の河野亨役で俳優デビュー。

2007年1月、平成仮面ライダーシリーズ第8作『仮面ライダー電王』の野上良太郎 / 仮面ライダー電王（声）役で連続テレビドラマ初主演。また、同年8月公開の『仮面ライダー電王 俺、誕生!』で映画初出演・初主演した。

2010年1月、 NHK大河ドラマ『龍馬伝』の岡田以蔵役で時代劇初挑戦。

同年2月、同じアミューズに所属する三浦春馬との共同企画作品であるDVD『HT 〜N.Y.の中心で、鍋をつつく〜』を発売。本作は初週売上が12,000枚となり、同年3月1日付のオリコンDVDランキングで総合5位を獲得、日本人男性俳優の「アイドル・イメージ作品部門」での歴代最高を記録した。これにより 2008年2月25日付の同部門で、単独作「My Color」（初週売上4,000枚）により獲得していた当時の最高記録13位を更新した。

同年10月、土曜ドラマ『Q10（キュート）』の深井平太役でゴールデンタイムドラマ初主演。

2012年4月、初舞台 『ロミオ&ジュリエット』にロミオ役で主演。同年8月、主演映画『るろうに剣心』が公開。2014年に続編である『るろうに剣心 京都大火編』『るろうに剣心 伝説の最期編』が2部作連続公開され、3作累計で興行収入125億円超を記録した。

2015年4月、日曜劇場『天皇の料理番』に秋山篤蔵役で主演し、全ての調理シーンを代役なしで演じた。