2009年，主演数字电影《再生缘》《抢来的新娘》《血色深宅》《血玉咒》。
2010年，在古装系列数字电影《大明嫔妃》中饰演福王朱常洵，主演数字电影《宝藏寻踪》《错嫁》《胭脂劫》《深闺疑云》，出演独立电影《夜郎》。
2011年，主演数字电影《绝密使命》《宋朝灰姑娘》《刺妃》《白狐仙》《朵儿的战争》《绅士大盗》《鬼门关》《猎野人》，在IMAX 3D电影《大明宫传奇》中饰演君实将军，在抗战电视剧《风雨梵净山》中饰演民族英雄孙如柏，客串情景电视剧《娶进来嫁出去》。
2012年，拍摄电视剧《天网行动》，在古装电视剧《王阳明》中饰演小皇帝朱厚照，主演数字电影《偷窥者》《杀机四伏》《战地情天》《鼓乐青春》，在年代剧《怪医文三块》中饰演海东升。
2013年，在爱情喜剧电影《爱情不NG》中饰演演技哥。
2014年3月，在家庭情感轻喜剧《家宴》中饰演叛逆调皮的冯豆子；7月，在民国爱情剧《情定三生》中饰演豪门少爷迟瑞，并为该剧配唱主题曲《恒星》。
2015年6月，主演公益电影《贴着你心跳》；10月，在实境游戏秀《全员加速中》第五期《替身新娘》中饰演男主人公傅成勋；11月，在古装历史剧《芈月传》中饰演秦昭襄王嬴稷。
2016年2月，在武侠剧《新萧十一郎》中饰演风采翩翩、文武兼备的无垢山庄少庄主连城璧；3月，拍摄音乐偶像剧《夏梦狂诗曲》，在剧中饰演柯泽；7月14日，在都市励志偶像剧《我的爱对你说》中饰演海归富二代樊伟；7月18日，主演的武侠剧《新边城浪子》播出，在剧中饰演傅红雪；10月，主演的恐怖电影《育婴室》在中国大陆和泰国同步上映，在片中饰演男主角蒙少晖，并演唱中文主题曲《我会等》。
2017年4月，主演的都市情感轻喜剧《御姐归来》播出，在剧中饰演富二代何开心，并演唱片尾曲《疯狂的爱》；10月，主演的公路喜剧电影《胡杨的夏天》上映，在片中饰演胡杨；11月，在谍战动作电影《密战》中饰演岑子默；12月，在古装悬疑情感剧《花谢花飞花满天》中饰演花无谢。
2018年6月13日，主演的网络剧《镇魂》播出，在剧中一人分饰沈巍、黑袍使和夜尊三角；9月7日，主演的民国剧《许你浮生若梦》播出，在剧中饰演侠肝义胆的“黑帮少爷”罗浮生,并演唱同名主题曲；9月30日，在音乐创演秀《幻乐之城》中表演作品《丑》，讲述荒诞世界中小丑和卖花女童彼此温暖的故事；12月25日，在古代社会家庭剧《知否知否应是绿肥红瘦》中饰演小公爷齐衡。
2019年2月4日，在2019年中央广播电视总台春节联欢晚会上表演创意节目《青春跃起来》；5月19日，在都市剧《我的真朋友》中饰演室内设计师井然；5月21日，受品牌邀请亮相戛纳电影节红毯，并与洪晃老师展开了一场关于演员的对话；9月24日，发布单曲《向上的光》；9月27日，出演微电影《头条里的青春中国》；9月30日，在新中国成立70周年献礼片《我和我的祖国》之《回归》单元中饰演香港回归交接仪式上升起五星红旗的三军仪仗队队员宋月强；11月19日，在第28届中国金鸡百花电影节开幕式上表演音诗画《奋斗的力量》；12月20日，首尊蜡像在上海杜莎夫人蜡像馆正式揭幕；12月31日，在2020东方卫视跨年盛典上演唱歌曲《追梦人》《火车驶向云外》。
2020年1月24日，在2020年中央广播电视总台春节联欢晚会上表演歌舞《你好2020》；1月25日，在2020东方卫视春节晚会上演唱歌曲《谢谢侬》《掌声响起来》；2月1日，献唱公益歌曲《武汉，你好吗》；7月15日，主演的冒险题材网络剧《重启之极海听雷第一季》播出，在剧中饰演小三爷吴邪，并演唱主题曲《重启》；9月7日，主演的电视剧《亲爱的自己》播出，在剧中饰演男主角陈一鸣，并演唱同名片尾曲；9月13日，主演的冒险题材网络剧《重启之极海听雷第二季》播出，在剧中饰演小三爷吴邪；9月30日，在中国梦·祖国颂——2020国庆特别节目中演唱歌曲《向上的光》；12月31日，在2020-2021湖南卫视跨年演唱会上演唱歌曲《后会无期》《保重》。
2021年2月11日，在2021年中央广播电视总台春节联欢晚会上演唱歌曲《明天会更好》；2月12日，在2021东方卫视春节晚会上连唱《女儿情》《当年情》《纸短情长》三首跟“情”有关的歌曲 ；6月7日，主演的年代悬疑谍战剧《叛逆者》播出，在剧中饰演男主角林楠笙，并演唱同名主题曲；7月1日，在电影《1921》中饰演周恩来；7月11日，友情客串电视剧《北辙南辕》；9月17日，主演的灾难电影《峰爆》上映，在片中饰演隧道工程师洪翼舟；9月21日，在东方卫视中秋梦幻夜中演唱歌曲《一荤一素》；10月1日，在中国梦·祖国颂——2021国庆特别节目中演唱歌曲《冰雪情怀》；12月31日，在电影《穿过寒冬拥抱你》中饰演钢琴老师叶子扬。
2022年1月23日，电影《穿过寒冬拥抱你》票房达8.75亿，助朱一龙主演票房破50亿；1月31日，在2022年中央广播电视总台春节联欢晚会上演唱歌曲《欢乐时光》；6月16日，电影《人生大事》片尾曲《种星星的人》MV上线，朱一龙携手杨恩又献唱；2022年6月24日，主演的电影《人生大事》上映，在片中饰演刑满释放的殡葬师莫三妹。