2009年4月，在电影《再生缘》中饰演刺客阮应，这是朱一龙首部电影作品。7月，主演悬疑电影《血色深宅》，饰演薛自牧。

2010年2月，参演古装系列电影《大明嫔妃》，饰演福王朱常洵，并主演电影《宝藏寻踪》。3月，参演独立电影《夜郎》。8月，主演数字悬疑电影《胭脂劫》。12月，主演电影《深闺疑云》。

2011年1月，主演剧情片《绝密使命》。4月，主演古装武侠电影《刺妃》，饰演叶凡。5月，在古装神话电影《白狐仙》中饰演书生余一鸿。6月，在剧情片《朵儿的战争》中饰演麦禾。9月，主演亚洲首部IMAX3D电影《大明宫传奇》，饰演君实将军。10月，在首部反映黔东地区的抗战电视剧《风雨梵净山》中饰演正义凛然的民族英雄孙如柏。11月，在电视电影《猎野人》中饰演毛猴。

2012年1月，拍摄电视剧《天网行动》。2月，在古装电视剧《王阳明》中饰演小皇帝朱厚照。7月，在数字爱情悬疑电影《偷窥者》中塑造主人公江心白，并在数字悬疑电影《杀机四伏》中饰演谭帏。8月，在数字爱情年代电影《战地情天》中饰演靳非鱼。10月，在年代剧《怪医文三块》中饰演海东升 。

2013年初，朱一龙参演由朱时茂执导的爱情喜剧电影《爱情不NG》。

2014年3月，主演家庭情感轻喜剧《家宴》，在剧中他饰演叛逆调皮的冯豆子。7月，朱一龙在民国爱情剧《情定三生》中饰演豪门少爷迟瑞，并为该剧配唱主题曲《恒星》，随后，凭借该角色于2015年1月26日获得亚洲影响力东方盛典最具潜力男演员奖。

2015年6月，主演道德伦理电影《贴着你心跳》，该片是根据发生在青岛市多起捐献器官的真实故事创作而成的公益电影。10月，在湖南卫视实境竞技节目《全员加速中》中饰演第五期《替身新娘》的男主人公傅成勋。11月，古装历史剧《芈月传》在东方卫视和北京卫视开播，朱一龙在剧中饰演秦昭襄王嬴稷 。

2016年2月，朱一龙在古龙经典IP翻拍古装武侠剧《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，拍摄国内首部音乐偶像剧《夏梦狂诗曲》，饰演柯泽。7月14日，在都市励志偶像剧《我的爱对你说》中饰演海龟富二代樊伟。7月18日，在古龙先生经典小说改编的武侠剧《新边城浪子》中饰演黑衣黑刀傅红雪。10月，恐怖电影《育婴室》在中国大陆和泰国同步上映，朱一龙在片中饰演男主角蒙少晖，并演唱中文主题曲《我会等》。

2017年1月，获得第十三届电视剧南方盛典“年度男配角”奖。4月，在都市情感轻喜剧《御姐归来》中饰演富二代何开心，并演唱片尾曲《疯狂的爱》。10月，与朱时茂主演的公路喜剧电影《胡杨的夏天》上映。11月，参演谍战动作电影《密战》。12月，在古装悬疑情感剧《花谢花飞花满天》中扮演花无谢。

2018年5月，拍摄都市剧《我的真朋友》，饰演室内设计师井然。6月13日，朱一龙在奇幻剧《镇魂》中一人分饰三角，饰演龙城大学生物工程系教授沈巍、黑袍使和夜尊。6月17日，获得2018微博电影之夜微博人气演员奖。9月7日，主演民国剧《许你浮生若梦》，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，参与录制的音乐创演秀《幻乐之城》播出，作品讲述荒诞世界中小丑和卖花女童彼此温暖的故事。10月，电视剧《盗墓笔记重启》开机，朱一龙饰演吴邪。12月4日，获得第十五届MAHB年度先生盛典年度最具潜力演员奖。12月25日，在古代社会家庭剧《知否知否应是绿肥红瘦》中饰演小公爷齐衡一角。

2019年1月1日，朱一龙获得国剧盛典“青春演技魅力男演员”奖。1月11日，获得2018微博之夜微博年度男神奖。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》。