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2003年，在(zai)《國光之政》中飾演坂上晉(jin)作(zuo)出道。

2004年，主(zhu)演(yan)(yan)是枝裕和執導(dao)的劇(ju)情(qing)片(pian)《無(wu)人(ren)(ren)知(zhi)曉》，飾演(yan)(yan)被(bei)父母拋棄的四(si)個孩子(zi)中的長子(zi)明，獲得第57屆戛(jia)納國際電影(ying)節主(zhu)競賽單元最佳男演(yan)(yan)員(yuan)獎，成為戛(jia)納史上(shang)最年少的影(ying)帝，也(ye)是首位獲得這項榮譽的日本人(ren)(ren)。該片(pian)被(bei)日本電影(ying)旬(xun)報評(ping)為年度最佳作(zuo)品，柳樂(le)優彌也(ye)囊(nang)括了國內(nei)電影(ying)界的各種新人(ren)(ren)演(yan)(yan)員(yuan)獎，在《時代》雜志亞洲版的“2004 Asia’s Heroes”評(ping)選中榜上(shang)有名(ming)。

2005年(nian)，主(zhu)演改(gai)編于真(zhen)實事件的劇情片《星星少年(nian)》，飾演少年(nian)馴象師小(xiao)川哲夢。

2006年，主演改(gai)編(bian)自山田詠(yong)美(mei)同名小說的青春愛情片(pian)《蜜(mi)糖與調味(wei)：風味(wei)絕佳(jia)》，飾演在(zai)加油站(zhan)工(gong)作的山下志郎(lang)。

2007年，為動畫電影《天(tian)才(cai)嘉年華(hua)》中渡邊信一郎執導的「BABY BLUE」單元配音。

2008年，主(zhu)演堤幸彥執(zhi)導的喜(xi)劇片《繃(beng)帶俱(ju)樂(le)部(bu)》，飾(shi)演建立“繃(beng)帶俱(ju)樂(le)部(bu)”，為有傷(shang)痛(tong)的人進行(xing)療傷(shang)的少年迪諾(nuo)（井出埜辰(chen)耶）。出版了小說《不停止(zhi)的雨》。

2009年，主演清水(shui)崇執導的恐怖(bu)片(pian)《戰(zhan)栗迷宮3D》。

2010年，主演根(gen)據山(shan)田茜(qian)同名小(xiao)說改編的愛情片(pian)《一切化作海》，飾演生長在不(bu)幸家庭中(zhong)的17歲(sui)少(shao)年大高光(guang)治。主演推理(li)劇《TOKYO23 生存城市》，飾演夢(meng)想成(cheng)為格斗家的青年新井(jing)升。

2011年，主演(yan)手機劇《交錯(cuo)的9個(ge)殺意》，飾演(yan)登(deng)山隊員崎(qi)谷真人。在推理(li)劇《LADY~最后的犯罪心理(li)分析官(guan)~》中飾演(yan)IQ140的高智商死囚巽聰史。

2012年，主(zhu)演根(gen)據村上春樹原著改編(bian)、由蜷(quan)川幸(xing)雄執導的舞(wu)臺劇《海邊的卡夫卡》，在2012年5月(yue)3日(ri)到(dao)5月(yue)20日(ri)期間演出。

2013年(nian)，主(zhu)演劇情(qing)片(pian)《能不能原諒你，我想(xiang)想(xiang)看》，飾(shi)(shi)演從(cong)事回收廢(fei)紙業的(de)18歲青年(nian)野口(kou)隆太(tai)郎。在李相日執導的(de)動作片(pian)《不可饒(rao)恕(shu)》中飾(shi)(shi)演為(wei)了豐厚獎金(jin)投身戰爭的(de)澤田五郎。在日向寺太(tai)郎執導的(de)劇情(qing)片(pian)《長崎的(de)天空下(xia)》中飾(shi)(shi)演暗戀女(nv)主(zhu)角的(de)廣瀨勇一(yi)。

2014年，主演(yan)(yan)福田(tian)(tian)雄一(yi)(yi)執(zhi)導的深夜(ye)劇《青色火焰》，飾(shi)(shi)演(yan)(yan)原型為島本和(he)彥的漫畫家焰燃。主演(yan)(yan)根據(ju)中(zhong)村文則同名小(xiao)說改編的推理電影《最后(hou)一(yi)(yi)命》，飾(shi)(shi)演(yan)(yan)年幼時期被(bei)卷(juan)入(ru)一(yi)(yi)場(chang)悲慘事件(jian)的明瀨桂(gui)人。在(zai)豐田(tian)(tian)利晃(huang)執(zhi)導的漫改動作片《熱血高校3》中(zhong)飾(shi)(shi)演(yan)(yan)鈴蘭(lan)之王(wang)強羅徹。在(zai)改編自真鍋(guo)昌平同名漫畫的劇情片《暗金丑島君2》中(zhong)飾(shi)(shi)演(yan)(yan)苦力工人蝦沼。在(zai)穿越歷史劇《信長協奏曲》中(zhong)飾(shi)(shi)演(yan)(yan)織田(tian)(tian)信長的弟弟織田(tian)(tian)信行(xing)。

2015年，主演(yan)(yan)根據杉浦日向子同名漫(man)畫改編的動作片《合葬》，飾演(yan)(yan)加入德(de)川慶(qing)喜護衛隊的秋津極，該片入圍第39屆蒙特利爾國際電影(ying)(ying)節主競(jing)賽單(dan)元(yuan)。在醫(yi)療劇《純白》中飾演(yan)(yan)外科醫(yi)生仲(zhong)野孝太郎(lang)。在NHK晨間(jian)劇《希》中飾演(yan)(yan)中國料理店老板的兒(er)子池畑(tian)大輔(fu)。參(can)演(yan)(yan)漫(man)改電影(ying)(ying)《變態(tai)(tai)假面：變態(tai)(tai)危機》。

2016年，主(zhu)演真(zhen)利子哲也執(zhi)導(dao)的(de)劇(ju)(ju)情片(pian)(pian)《錯(cuo)亂(luan)的(de)一(yi)代(dai)》，飾(shi)演終日(ri)尋釁(xin)鬧事的(de)少年蘆原泰良，獲得第90屆(jie)日(ri)本(ben)電(dian)(dian)影(ying)(ying)(ying)旬報獎(jiang)(jiang)(jiang)最(zui)佳男(nan)主(zhu)角獎(jiang)(jiang)(jiang)和(he)第38屆(jie)橫濱電(dian)(dian)影(ying)(ying)(ying)節(jie)最(zui)佳男(nan)主(zhu)角獎(jiang)(jiang)(jiang)，該片(pian)(pian)也入選旬報年度十(shi)佳電(dian)(dian)影(ying)(ying)(ying)第四名(ming)。在(zai)青春(chun)劇(ju)(ju)《寬松世代(dai)又如(ru)何》中飾(shi)演11連敗(bai)的(de)大學復(fu)讀生道上(shang)萬里部，獲得第89屆(jie)日(ri)劇(ju)(ju)學院(yuan)賞最(zui)佳男(nan)配角獎(jiang)(jiang)(jiang)。參演福田雄一(yi)執(zhi)導(dao)的(de)喜劇(ju)(ju)電(dian)(dian)影(ying)(ying)(ying)《任俠野(ye)郎》和(he)改編自同(tong)名(ming)小(xiao)說的(de)劇(ju)(ju)情電(dian)(dian)影(ying)(ying)(ying)《粉(fen)與灰》。客串深夜劇(ju)(ju)《勇者義彥與被引導(dao)的(de)七人》，飾(shi)演桃太郎的(de)同(tong)伴猴子。

2017年，在倫理(li)劇(ju)《媽(ma)媽(ma)，不(bu)當你(ni)的女兒可以嗎？》中(zhong)飾(shi)演(yan)建筑公司(si)職員(yuan)松(song)島太(tai)一(yi)。在愛情(qing)劇(ju)《弗蘭肯斯(si)坦之戀》中(zhong)飾(shi)演(yan)與怪(guai)物結下深厚(hou)友誼的大(da)(da)學生稻庭圣(sheng)哉(zai)。在NHK大(da)(da)河(he)劇(ju)《女城主直虎》中(zhong)飾(shi)演(yan)盜賊(zei)團伙(huo)頭(tou)目龍云丸。在《銀魂》真人(ren)版電影中(zhong)飾(shi)演(yan)真選組副長(chang)土方十四郎。