2006年毕业于北京电影学院表演系本科。2008年饰演了《闯关东》中的朱传武一角。2011年获第14届上海电影节亚洲新人奖，2012年凭借《远去的飞鹰》入围国际艾美奖最佳男演员。同年在导演娄烨的电影《浮城谜事》中饰演秦枫，2013年在郑晓龙执导的电视剧《红高粱》饰演男主角余占鳌。2014年在许鞍华导演的电影《黄金时代》中饰演端木蕻良。2013年6月17日，朱亚文与女演员沈佳妮在北京低调完婚。