2003年(nian),在《國光(guang)之政(zheng)》中飾演坂上晉作(zuo)出(chu)道。
2004年,主(zhu)演是(shi)枝裕和(he)執導的(de)(de)(de)(de)劇情片《無人知曉》,飾演被(bei)父母拋(pao)棄的(de)(de)(de)(de)四個孩子(zi)中的(de)(de)(de)(de)長子(zi)明,獲得第57屆戛納(na)國(guo)際(ji)電影節(jie)主(zhu)競(jing)賽(sai)單元(yuan)最佳男演員獎(jiang),成(cheng)為(wei)戛納(na)史上最年少的(de)(de)(de)(de)影帝(di),也是(shi)首位獲得這項榮譽的(de)(de)(de)(de)日(ri)本人。該片被(bei)日(ri)本電影旬報評(ping)為(wei)年度最佳作品,柳(liu)樂優彌也囊(nang)括了國(guo)內電影界的(de)(de)(de)(de)各種新人演員獎(jiang),在《時代》雜志亞(ya)洲(zhou)版的(de)(de)(de)(de)“2004 Asia’s Heroes”評(ping)選中榜(bang)上有(you)名。
2005年(nian)(nian)(nian),主演改編于真(zhen)實事件的劇情片《星(xing)星(xing)少年(nian)(nian)(nian)》,飾演少年(nian)(nian)(nian)馴(xun)象師小(xiao)川哲夢。
2006年,主演(yan)改編自(zi)山田詠(yong)美同(tong)名小說的青春(chun)愛情片(pian)《蜜糖與(yu)調味:風味絕佳》,飾演(yan)在加油站工作的山下志郎。
2007年,為動畫電影《天才嘉(jia)年華》中渡邊(bian)信一(yi)郎執(zhi)導(dao)的「BABY BLUE」單(dan)元配(pei)音。
2008年(nian),主演堤(di)幸彥執導(dao)的(de)喜劇片《繃(beng)帶俱樂(le)部》,飾演建立“繃(beng)帶俱樂(le)部”,為(wei)有傷(shang)痛的(de)人進行療傷(shang)的(de)少年(nian)迪諾(井出(chu)埜辰耶)。出(chu)版了小(xiao)說《不停(ting)止(zhi)的(de)雨》。
2009年(nian),主演清水崇執導的恐怖(bu)片《戰栗(li)迷宮3D》。
2010年(nian),主演(yan)(yan)根據山田茜同名小說(shuo)改編的(de)愛情片《一切(qie)化作海》,飾演(yan)(yan)生長在不幸(xing)家(jia)庭中的(de)17歲少年(nian)大高光治(zhi)。主演(yan)(yan)推理劇《TOKYO23 生存城市》,飾演(yan)(yan)夢想成(cheng)為格斗家(jia)的(de)青(qing)年(nian)新井(jing)升。
2011年,主演(yan)手(shou)機劇(ju)《交錯的9個(ge)殺(sha)意》,飾演(yan)登山(shan)隊員崎(qi)谷真人。在(zai)推理(li)劇(ju)《LADY~最后的犯罪心(xin)理(li)分析官~》中飾演(yan)IQ140的高智商(shang)死囚(qiu)巽聰史(shi)。
2012年(nian),主演根據村上(shang)春樹原著(zhu)改編、由蜷川幸雄(xiong)執導的舞(wu)臺劇《海邊的卡夫卡》,在2012年(nian)5月(yue)3日到5月(yue)20日期(qi)間演出(chu)。
2013年,主(zhu)演(yan)劇情片《能(neng)不能(neng)原諒(liang)你,我想想看》,飾(shi)演(yan)從事回收廢紙業的18歲青(qing)年野口隆太郎。在李相日(ri)執導的動(dong)作片《不可饒恕》中飾(shi)演(yan)為了豐(feng)厚獎(jiang)金投身戰爭的澤(ze)田(tian)五(wu)郎。在日(ri)向寺太郎執導的劇情片《長(chang)崎(qi)的天空下》中飾(shi)演(yan)暗戀女主(zhu)角的廣瀨勇一。
2014年,主演(yan)(yan)福田(tian)雄(xiong)一執導的(de)(de)(de)深夜劇(ju)(ju)《青色火焰》,飾(shi)演(yan)(yan)原型為島(dao)本(ben)和彥的(de)(de)(de)漫畫家焰燃。主演(yan)(yan)根據(ju)中村文(wen)則同(tong)名小說改(gai)編的(de)(de)(de)推理電影(ying)《最后一命》,飾(shi)演(yan)(yan)年幼時期被卷(juan)入一場(chang)悲慘事件的(de)(de)(de)明瀨桂人。在豐(feng)田(tian)利晃執導的(de)(de)(de)漫改(gai)動作片《熱血高校3》中飾(shi)演(yan)(yan)鈴蘭之王強羅徹。在改(gai)編自真鍋(guo)昌平同(tong)名漫畫的(de)(de)(de)劇(ju)(ju)情片《暗(an)金(jin)丑島(dao)君2》中飾(shi)演(yan)(yan)苦力工人蝦沼。在穿越歷史劇(ju)(ju)《信長協奏曲》中飾(shi)演(yan)(yan)織田(tian)信長的(de)(de)(de)弟弟織田(tian)信行。
2015年,主演(yan)根(gen)據杉浦(pu)日(ri)向子同(tong)名漫畫改編的動(dong)作片(pian)《合葬》,飾演(yan)加入德川慶喜護衛(wei)隊(dui)的秋津極,該(gai)片(pian)入圍第(di)39屆蒙(meng)特利爾國際電影節主競賽單元。在(zai)醫療劇《純白》中飾演(yan)外科醫生仲(zhong)野孝太(tai)郎。在(zai)NHK晨間劇《希》中飾演(yan)中國料理店老板的兒子池(chi)畑大(da)輔。參演(yan)漫改電影《變(bian)態假(jia)面(mian):變(bian)態危機》。
2016年,主演(yan)真(zhen)利子(zi)哲也(ye)執(zhi)導(dao)的(de)(de)劇(ju)(ju)情片《錯亂的(de)(de)一代(dai)》,飾(shi)演(yan)終日尋釁鬧(nao)事的(de)(de)少年蘆原泰良,獲(huo)得第(di)(di)90屆日本電影(ying)旬報獎(jiang)(jiang)最佳(jia)男主角(jiao)獎(jiang)(jiang)和第(di)(di)38屆橫濱電影(ying)節最佳(jia)男主角(jiao)獎(jiang)(jiang),該片也(ye)入選旬報年度十佳(jia)電影(ying)第(di)(di)四名。在(zai)青春劇(ju)(ju)《寬松世代(dai)又(you)如(ru)何(he)》中飾(shi)演(yan)11連敗的(de)(de)大學(xue)復讀生道上(shang)萬(wan)里(li)部,獲(huo)得第(di)(di)89屆日劇(ju)(ju)學(xue)院賞最佳(jia)男配角(jiao)獎(jiang)(jiang)。參演(yan)福田(tian)雄一執(zhi)導(dao)的(de)(de)喜劇(ju)(ju)電影(ying)《任俠野郎》和改(gai)編自同名小說的(de)(de)劇(ju)(ju)情電影(ying)《粉與灰(hui)》。客串深夜劇(ju)(ju)《勇者義彥與被引(yin)導(dao)的(de)(de)七人》,飾(shi)演(yan)桃(tao)太郎的(de)(de)同伴(ban)猴子(zi)。
2017年,在(zai)倫理(li)劇(ju)《媽媽,不當你的(de)女(nv)兒可(ke)以(yi)嗎?》中(zhong)飾演建筑公司職員(yuan)松島太一(yi)。在(zai)愛情劇(ju)《弗蘭肯斯(si)坦(tan)之戀(lian)》中(zhong)飾演與怪物結(jie)下(xia)深(shen)厚(hou)友誼的(de)大學(xue)生稻庭(ting)圣哉(zai)。在(zai)NHK大河劇(ju)《女(nv)城主直(zhi)虎》中(zhong)飾演盜(dao)賊團伙頭目龍云丸。在(zai)《銀魂(hun)》真人版電影中(zhong)飾演真選組副長土方十(shi)四(si)郎(lang)。