京都の生まれ。父は俳優の柄本明、母は女優の角替和枝、３歳下の弟も俳優の柄本時生という芸能一家に育つ。和光高校在学中の2001年、黒木和雄監督「美しい夏キリシマ」のオーディションを受け、合格。爆撃で命を落とした親友に対する負い目を背負いながら終戦末期の日常を生きる少年の不安と虚無を生々しく演じ、劇場公開された03年にキネマ旬報賞新人男優賞などを受賞する理想的なデビューを飾った。以後、映画を中心にメジャーからインディペンデントまで多数の作品に参加。05年には若松孝二監督たっての希望で「17歳の風景・少年は何を見たのか」に主演し、母親をバットで撲殺した17歳の少年が自転車で北陸まで逃走したという実在の事件をモチーフに、ほとんど台詞がなく、ひたすら自転車を漕ぎ続ける主人公の少年を演じて注目を集める。その後の主演作には、釜山を旅して謎めいた女性に恋をする青年を演じた武正晴監督「ボーイ・ミーツ・プサン」06、赤ん坊だった頃の自分を誘拐した女性と奇妙な関係を育む若松節朗監督「子宮の記憶・ここにあなたがいる」06などがある。両親ともに演劇畑という環境に育った影響と、父親譲りの飄々とした風貌からか、メジャー作品やテレビドラマでは印象的な脇役が多く、時として主役を喰う存在感も発揮。生真面目な仇討ち代理人を演じた熊切和嘉監督「フリージア」06、地方都市の在日ヤクザの息子役の日韓合作「ノーボーイズ，ノークライ」09、親に片目をえぐられた青年を演じた大森立嗣監督「ケンタとジュンとカヨちゃんの国」10などが印象深い。10年、大ブームを巻き起こしたNHK連続テレビ小説『ゲゲゲの女房』では、水木しげるのアシスタントを最も長くつとめた、通称“点々の菅ちゃん”役でレギュラー出演し、凡人の悲哀を軽妙に表現して、お茶の間の幅広い人気を得た。