2003年，出演爱德华·兹威克执导的动作电影《最后的武士》，在片中饰演Taka的儿子Higen，这是他的首部电影作品，从而正式进入演艺圈。2005年，与苍井优、香川照之合作出演科幻冒险电影《铁人28号》。2006年9月30日，其出演的剧情电影《夜晚的远足》上映

2008年4月26日，其主演的爱情电影《沙漏》上映；6月14日，其与林遣都、沟端淳平合作主演的运动题材电影《跳水男孩》上映，在片中饰演沉默寡言、奉行完美主义的富士谷要一。

2010年8月15日，其出演的NHK特别剧《15岁的志愿兵》首播，在剧中饰演为了成为志愿兵而与家人多次发生冲突的爱知一中赛艇部成员藤山正美；11月27日，其出演的剧情电影《矿区小夜曲》上映，在片中饰演辻内美智代的儿子辻内守，与加藤小雪饰演一对母子。

2011年7月21日，其出演的都市悬疑剧《太阳照常升起》首播；8月6日，其主演的青春校园电影《去吧！男子高校演剧部》上映，在片中饰演小笠原元气的同学大和田舵。2012年4月2日，其出演的NHK晨间剧《小梅医生》首播，在剧中饰演脊椎受伤的青年中谷广志。

2013年，与妻夫木聪、长冢京三合作主演剧情电影《我们的家族》，在片中饰演浩介的弟弟俊平，与妻夫木聪饰演一对兄弟；9月19日，其出演的NHK时代剧《八百屋阿七异闻》首播；10月26日，其主演的剧情电影《自私情怯》上映；之后，主演饭冢健执导的青春爱情电影《大人不及格》，在片中饰演面临毕业的高三男生浅井由。

2014年9月13日，其与市川由衣搭档主演的剧情电影《感受海的那一刻》上映；11月15日，其与宫泽理惠搭档主演的犯罪电影《纸之月》上映，在片中饰演独居老人平林孝三的孙子平林光太。

2015年1月31日，其与槙田雄司共同主演的剧情电影《在这世界上，只有我》上映，在片中饰演不良高中生黑田甲贺；5月9日，凭借电影《爱之漩涡》、《纸之月》获得日本第24届日本电影专业大奖最佳男主角奖，这也是他首次获得主演奖项；之后，出演矢崎仁司执导的剧情电影《无伴奏》，在片中饰演大学生堂本涉；此外，他还获得了第38届日本电影学院奖新人演员奖、第88届日本电影旬报奖最佳男配奖。

2016年7月2日，其主演的校园喜剧电影《濑户内海》上映，在片中饰演性格很酷的男主角濑户内海；9月10日，其与常盘贵子搭档主演的剧情电影《谁的木琴》上映，在片中饰演美容师海斗；10月29日，其主演的恐怖悬疑电影《死亡笔记：点亮新世界》上映，在片中饰演接受了L留下的遗传因子而成为L正统继承者的龙崎。

2018年，主演日剧《男人真命苦》。主演电影《斩、》。

2019年，主演电影《从宫本到你》。

日本电影学院奖

• 2015第38届日本电影学院奖新人演员奖（获奖）

日本电影旬报奖

• 2015第88届日本电影旬报奖最佳男配奖（获奖）

日本电影专业大奖

• 2015-05-09第24届日本电影专业大奖最佳男主角奖《爱之涡》、《纸之月》（获奖）

日刊体育电影大奖

• 2019第32届日刊体育电影大奖最佳男主角奖从宫本到你（获奖）

池松壮亮是个热衷演戏、忘我投入的好演员。池松壮亮的演技十分出色。他的魅力可以感染周围每一个人，这是他的优点之一。

池松壮亮并非是一个典型化的演员，而是能够表现出青年人更纤细的真情。池松壮亮应该很适合电影《谁的木琴》中的“海斗”，是一个有别于普通青年的角色。这种人物或许在社会上并不起眼，但是肯定是存在的。这个角色一直很孤独，身边又是无处不在的社会压力，但他还是通过自己的办法去克服孤独，去寻找自己的人生之路。他的表演确实不错，但是还是有不少地方是不满意的。

池松壮亮在电影《死亡笔记：点亮新世界》中，凭借其带着飘逸感的演技，将龙崎演绎出与L不同的野性与性感。