2009年4月，在电影《再生缘》中饰演刺客阮应，这是朱一龙首部大荧幕作品；6月，参演由王伟廷执导的电影《抢来的新娘》，他在片中饰演肖子韩；7月，在悬疑电影《血色深宅》中饰演男一号薛自牧；8月，主演电视电影《胭脂劫》，并出演电视电影《血玉咒》。2010年，参演古装系列电影《大明嫔妃》，出演男二号朱常洵 ，并拍摄数字悬疑电影《胭脂劫》及《深闺疑云》；同年，主演亚洲首部IMAX3D电影《大明宫传奇》，在剧中饰演君实将军 。2011年，参演古装电视剧《王阳明》，随后在首部反映黔东地区的抗战电视剧《风雨梵净山》中饰演正义凛然的民族英雄孙如柏 ；4月，主演古装武侠电影《刺妃》，饰演男一号叶凡；5月，在古装神话电影《白狐仙》中饰演书生余一鸿 ；6月，在剧情片《朵儿的战争》中饰演麦禾；11月，在电视电影《猎野人》中饰演毛猴 。 2012年，在年代剧《怪医文三块》中饰演海东升 ，并主演家庭情感轻喜剧《家宴》，在剧中他饰演叛逆调皮的冯豆子 ；同年，在数字爱情悬疑电影《偷窥者》中塑造主人公江心白 ，在数字悬疑电影《杀机四伏》中饰演谭帏、在数字爱情年代电影《战地情天》中饰演靳非鱼。2013年初，朱一龙接拍由朱时茂执导的爱情喜剧电影《爱情不NG》 。2014年11月21日，朱一龙在民国爱情剧《情定三生》中饰演豪门少爷迟瑞，并为该剧配唱主题曲《恒星》 ，随后，凭借该角色于2015年1月26日获得亚洲影响力东方盛典最具潜力男演员奖 。2015年3月，在都市情感轻喜剧《御姐归来》中饰演富二代何开心 ；10月，在湖南卫视实 境竞技节目《全员加速中》中饰演第五期《替身新娘》的男主人公傅成勋 ；11月30日，古装历史剧《芈月传》在东方卫视和北京卫视开播，朱一龙在剧中饰演秦昭襄王嬴稷，该剧播出后以34城收视达4.012，平均收视分别为2.867和2.809的数据创东方卫视12年来电视剧收视纪录，收视位列年度联播剧第一，同时，网络播放量也突破200亿 ；12月，主演电影《永不消逝的电波》 。2016年2月9日，朱一龙在古龙经典IP翻拍古装武侠剧《新萧十一郎》中饰演风采翩翩、文武兼备的无垢山庄少庄主连城璧 ；3月，出演国内首部音乐偶像剧《夏梦狂诗曲》，饰演柯泽 ；7月14日，在都市励志偶像剧《我的爱对你说》中饰演海龟富二代樊伟 ；7月18日，在古龙先生经典小说改编的武侠小说《新边城浪子》中饰演黑衣黑刀傅红雪 ；10月28日，恐怖电影《育婴室》在中国大陆和泰国同步上映，朱一龙在片中饰演男一号蒙少晖，并演唱中文主题曲《我会等》 。同年主演电影《爱慕之旅》 。