1999年、TVドラマ「サイコメトラーEIJI」で俳優デビュー。

NHK連続テレビ小説「ちゅらさん」（01）やドラマ版「ウォーターボーイズ」（03）で注目を浴び、主演ドラマ「世界の中心で、愛をさけぶ」（04）や、「白夜行」（06）で人気を博す。

映画デビュー作は「ドラゴンヘッド」（03）、05年の「電車男」で映画初主演を果たした。

三池崇史監督「クローズZERO」2部作（07、09）や、主演「闇金ウシジマくん」シリーズ（10～16）、TVドラマ「勇者ヨシヒコ」シリーズ（11、12、16）、映画「凶悪」（13）など、作品ごとに徹底した役づくりで実力は俳優の中でも異彩を放つ。

その他、主演ミュージカル「フル・モンティ」（14）や、松江哲明監督、山下敦弘監督とタッグを組んだドキュメンタリードラマ「東京都北区赤羽」（14）、「山田孝之のカンヌ映画祭」（17）などが話題を呼んだ。

10年には米ハリウッド・レポーター誌の「世界の注目俳優10人」に選ばれた。 

出典：山田孝之 - 映画.com