2002年，在电视剧《阳光雨季》饰演岳超飞，这是朱亚文的第一部戏。2005年，在张友龄导演的中国大陆亲情剧《非亲兄弟》中饰演天雨 。2008年，在电视剧《闯关东》中饰演了朱传武一角。该剧不仅获得长篇电视剧最佳作品奖，而且摘下最佳编剧、最佳摄影、最佳照明一共四项大奖。朱亚文饰演的传武更是被评为“荧幕十大硬汉” 。同年在张纪中制片的电视剧《兵圣》饰演男主角“孙武” 。2009年，在刘家成导演的电视剧《高地》中饰演王奇，并主演了军旅戏《情系北大荒》，这是和导演张新建继《闯关东》之后的又一合作。 该剧与《潜伏》、《我的兄弟叫顺溜》等作品一起获得第25届金鹰节优秀电视剧奖 。2010年，朱亚文主演的《爱在苍茫大地》入围最佳电视剧、最佳编剧、最佳男演员、最具号召力男演员等四个奖项。朱亚文凭借在该剧中闻明远一角入围最具号召力男演员五强名单 。在导演刘家成执导的热播剧《高粱红了》中饰演男主角林玉生 。 2011年，在电视剧《远去的飞鹰》中饰演男主角高志航。凭借该剧入围40届国际艾美奖最佳男演员 。这是国内投拍的首部以空军战争为题材的电视剧 。2012年，在电视剧《我的娜塔莎》中饰演男主角庞天德 。在电视剧《地火》中饰演男主角黎仲明。在康洪雷执导的电视剧《我们的法兰西岁月》中饰演周恩来。 5月娄烨执导影片《浮城谜事》被定为第65届戛纳电影节“一种关注”开幕影片，主演朱亚文随剧组一同奔赴戛纳，亮相“一种关注”单元红毯。2013年，在刘家成导演的电视剧《正阳门下》中饰演男主角韩春明，从“破烂王”成为“收藏家”传奇的一生 。在何群导演的《铁血兄弟》中饰演男主角江流，该剧是朱亚文、刘向京、齐奎继《闯关东》后的再次聚首。剧中，朱亚文饰演的江流虽是一介书生，却胸怀匡扶天下的抱负 。4月与刘家成导演第四次合作，在军旅戏《心战101》饰演教官云天耀。9月主演导演郑晓龙执导的剧版《红高粱》，饰演男主角余占鳌。 2014年2月，在安建导演的电视剧《姐妹兄弟》饰演男主角宋建国。 2015年2月18日，朱亚文登上央视春晚，与张丰毅、段奕宏一起演唱歌曲《中华好儿孙》。 5月20日，加盟《真心英雄》，首度参加真人秀。 参演电影《我是证人》于10月30日上映，在影片中饰演大反派“唐峥”一角。 2016年10月17日，参演电视剧《欢喜密探》上线播出 。