青森県むつ市の生まれ。本名・松山研一。2001年、芸能事務所・ホリプロなどの共同企画“New Stile オーディション”でグランプリを受賞し、モデルとして芸能活動を始める。翌02年の日本テレビ『ごくせん』で生徒役のひとりを演じ、俳優デビュー。03年の黒沢清監督「アカルイミライ」などを経て、中田新一監督「ウィニング・パス」04の車椅子バスケに熱中する高校生役で映画初主演を飾る。05年は花堂純次監督「不良少年（ヤンキー）の夢」に主演したほか、山下敦弘監督「リンダリンダリンダ」、大谷健太郎監督「NANA」、佐藤純彌監督「男たちの大和／YAMATO」でも好演し、報知映画賞、ヨコハマ映画祭などで新人賞に輝いた。06年、金子修介監督「デスノート」二部作で藤原竜也演じる主人公のライバルとなる天才探偵“L”を演じ、原作漫画でも大人気の個性的なキャラクターを徹底した役作りで再現して、一躍脚光を浴びる。以降、あらゆるタイプの役柄をこなせる若手映画俳優として常に新作に引っ張りだこの状態となり、井口奈己監督「人のセックスを笑うな」08、李闘士男監督「デトロイト・メタル・シティ」08、崔洋一監督「カムイ外伝」09、トラン・アン・ユン監督「ノルウェイの森」10、山下敦弘監督「マイ・バック・ページ」11と主演映画も続々と作られる。故郷の青森が舞台の横浜聡子監督「ウルトラミラクルラブストーリー」09では、天真爛漫な主人公を青森弁で生き生きと演じ、毎日映画コンクールの男優主演賞を受賞。二宮和也とＷ主演した11年の佐藤信介監督「GANTZ」二部作では、激しいアクションにも挑戦して新境地を開く。テレビドラマはあまり多くないが、日本テレビ『セクシーボイスアンドロボ』07、『銭ゲバ』09と、これもクセのある役どころで主演が続いた。12年のNHK大河ドラマ『平清盛』では主人公の平清盛を演じる。11年、「カムイ外伝」で共演した小雪と結婚。