神奈川県横浜市の生まれ。1992年、早稲田大学政治経済学部在学中に文学座研究所に入所し、翌93年のサンシャイン劇場『女たちの十二夜』で初舞台を踏む。研究所の同期には寺島しのぶがいた。同年、NHK『街角』の主演に抜擢されてドラマデビュー。95年の新藤兼人監督「午後の遺言状」に端役で出演したのち、森田芳光監督「（ハル）」96のパソコン通信で知り合った見えないヒロイン（深津絵里）に恋する青年・ハルこと速水昇役を好演し、注目を集めた。これが脚本家・大石静の目に留まり、NHK連続テレビ小説『ふたりっ子』96～97のレギュラーに抜擢。岩崎ひろみ扮する主人公・野田香子のライバルであり夫にもなる棋士・森山史郎を演じ、一気に知名度を上げた。97年には文学座の座員となり、公演を牽引する立場となる一方、その他の舞台にも多数出演。2000年には初のミュージカル『エリザベート』に挑戦、好評を得た。一方、テレビドラマでの活躍も目ざましく、03年に出演したNHK『蝉しぐれ』はモンテカルロ国際テレビ祭においてゴールドニンフ賞・主演男優賞を受賞。07年には、戦国武将・山本勘助の生涯を描いたNHK大河ドラマ『風林火山』で主役の座を射止める。さらに、破天荒な県警検視官を演じたテレビ朝日『臨場』09・10、豪放磊落な坂本龍馬に扮したTBS『JIN／仁』09・11がいずれも評判となり、人気と実力を兼ね備えた本格派俳優としての評価を決定づけた。映画は、森田監督と再び組んだ「黒い家」99以来しばらく遠ざかっていたが、浜本正機監督「あかね空」06で久々に主演。以降も寡作ではあるが主演・助演を問わず的確な芝居で作品に貢献している。テレビドラマはほかに、日本テレビ『奇跡のロマンス』96、フジテレビ『ミセスシンデレラ』『ラブジェネレーション』97、『不機嫌なジーン』05、NHK『徳川慶喜』98、『疾風のように』99、『昨日の敵は今日の友』00、『秘太刀・馬の骨』05、『10年先も君に恋して』10、テレビ朝日『エースをねらえ！』04、『ゴンゾウ・伝説の刑事』08、WOWOW『パンドラⅢ・革命前夜』11など多数。『レ・ミゼラブル』03・04、『ベガーズ・オペラ』06・08など舞台でも活躍が続き、98年に紀伊國屋演劇賞個人賞、06年に菊田一夫演劇賞を受賞している。『エリザベート』で共演した女優の一路真輝と06年に結婚し、一女をもうけたが、11年に離婚。13年7月芸名の読み方を「せいよう」に改名。