埼玉県岩槻市（現・さいたま市）の生まれ。高校２年生の時に原宿でスカウトされて、芸能界入り。2006年のテレビ朝日『プリンセス・プリンセスＤ』の準主役で俳優としてデビューする。翌07年の同局『仮面ライダー電王』では、時空を超える電車に乗って戦う仮面ライダーという特殊な設定の下、ヒーローらしからぬ気弱で不運続きの主人公・野上良太郎に抜擢。同年８月公開の「劇場版・仮面ライダー電王／俺、誕生！」で映画初主演し、08年の「劇場版・仮面ライダー電王＆キバ／クライマックス刑事」でも主演をつとめる。１年間の『電王』主演で鍛えられた芝居は、TBS『ROOKIES』08の、問題児だらけの高校野球部にあって軟派だが冷静沈着なレフト・岡田優也役、同局『ブラッディ・マンデイ』08・10の、三浦春馬演じる天才ハッカー・藤丸とともにテロリスト集団に立ち向かう高校生・九条音弥役にも活かされ、甘いマスクと華奢な体には似合わぬ男臭さも発揮する注目の人気若手俳優の座に躍り出る。映画はその後、紀里谷和明監督「GOEMON」09で、侍になることを夢見てともに修行した石川五右衛門と袂を分かつ青年時代の霧隠才蔵を演じたほか、同年の平川雄一郎監督「ROOKIES／卒業」に、テレビドラマに引き続き岡田優也役で出演。堤幸彦監督「劇場版TRICK／霊能力者バトルロイヤル」10で、村を治める最強の霊能力者の末裔で、愚かな因習を止めさせようとする青年・中森翔平を演じたのち、続けて堤監督と組んだ「BECK」10では、水嶋ヒロ演じる天才ギタリストの竜介と出会ったことにより、天性の音楽の才能を開花させてゆく元いじめられっ子の高校生・コユキ役で主演もつとめる。NHK大河ドラマ『龍馬伝』10では岡田以蔵に扮し、教養もなく身分も低い負い目から武市半平太に心酔して人斬りに手を染めてゆく純粋さと狂気を併せ持つ人物像を造形、さらに広く支持を集めた。日本テレビ『Ｑ10』10では、冷めた態度で日々を過ごしていたが、少女型ロボットの“Ｑ10”と出会ったことで成長を遂げる高校生・深井平太を好演。ドラマの出演作はほかに、TBS『MR.BRAIN』09、『冬のサクラ』11、フジテレビ『メイちゃんの執事』09などがある。12年公開予定の大友啓史監督「るろうに剣心・明治剣客浪漫譚」では主人公の緋村剣心を演じる。