2009年,4月出演电影《再生缘》;6月接拍数字电影《抢来的新娘》,在剧中饰演肖子韩;7月在数字悬疑电影《血色深宅》中担任男一号薛自牧[7] ,并出演电视电影《血玉咒》。
2010年,其在明朝宫廷剧《大明嫔妃》中出演男二号朱常洵[8] ,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[1] 。
2011年,参演古装电视剧《王阳明》,并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[9] ;同年,在电视电影《猎野人》中饰演野人[10] 。2012年,在年代剧《怪医文三块》中饰演海东升[1] ,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[11] ;同年,其还在数字爱情悬疑电影《偷窥者》中塑造主人公江心白[12] ,在数字悬疑电影《杀机四伏》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贺岁档电影《爱情不NG》;7月出演由田少波执导的民国情感剧《情定三生》,他在剧中饰演男一号迟瑞[13] 。