愛知県宝飯郡一宮町（現・豊川市）の生まれ。2005年、“第18回ジュノン・スーパーボーイ・コンテスト”で準グランプリを受賞し、それを機に芸能界入り。06年のテレビ朝日『仮面ライダーカブト』で、水嶋ヒロ演じる主人公・天道総司のライバルとして“仮面ライダーサソード”に変身する神代剣を演じ、俳優デビューする。名門家系の御曹司というキャラクターにマッチした180cmの長身とクールな顔立ちで、若い女性を中心に人気を獲得。以後も、フジテレビ『ヒミツの花園』『鬼嫁日記・いい湯だな』07などのドラマで徐々に注目を集め、同年のTBS『マイフェアボーイ』では、亡き母の親友に出会って成長してゆく少年・上原優一で初主演をつとめる。続いて、期待の若手俳優が一堂に会して話題を呼んだフジテレビ『花ざかりの君たちへ・イケメン♂パラダイス』07にレギュラー出演して知名度を上げ、テレビ朝日『パズル』08、フジテレビ『太陽と海の教室』08などで個性を発揮する。映画は、声のみの出演だった「劇場版・仮面ライダーカブト／GOD SPEED LOVE」06、ヒロインの弟役を演じた津谷祐司監督「Wanna be FREE！／東京ガール」06、谷原章介主演、英勉監督のコメディ「ハンサム★スーツ」08などを経て、09年の平川雄一朗監督「ROOKIES／卒業」に出演。人気テレビドラマの完結篇となる大ヒット作で山本が演じたのは、劇場版で初登場の新人野球部員・赤星奨志役で、レギュラーキャストを向こうに回し、フレッシュな活躍でドラマを盛り上げた。加えてこの年は、手塚治虫原作、岩本仁志監督のサスペンス「MW／ムウ」09、福田雄一監督「大洗にも星はふるなり」09にも出演。TBS『RESCUE／特別高度救助隊』、フジテレビ『アタシんちの男子』『任侠ヘルパー』にもレギュラー出演して、多彩な役どころを演じ分ける飛躍の一年とした。サッカーや鉄棒、マット運動、とび箱が特技という身体能力の高さを活かし、男子新体操に挑む不良高校生たちの青春を描いたTBS『タンブリング』10では、主人公の東航役を好演。11年も新城毅彦監督「パラダイス・キス」、三池崇史監督「忍たま乱太郎」などで活躍する。ドラマの出演作はほかに、TBS『桜蘭高校ホスト部』『南極大陸』11など。