二零零七年七月七日，由他参与演出的日本电视台深夜剧集《爷爷老师》正式播出，他在剧中饰演了品学兼优的优等生逸见一角，这不仅是他的首部电视剧作品，也标志着他由此正式踏入演艺界，开启了其职业演员的生涯。此后，在二零零八年四月十八日，他所出演的校园背景悬疑剧《谜》与观众见面，他在其中扮演了性格自我、行事不拘一格的近辩高中三年级学生冢本善雄；同年十月十一日，其参演的喜剧题材电影《应援少女》登陆大银幕，他在片中饰演了应援团团员山本龙太郎，这也是他首次涉足电影领域的作品。二零一零年六月十九日，由他担任主演的运动题材电影《垒球少年》公开上映，他在片中饰演男主角鬼冢，这是他职业生涯中第一次在电影中担当主演重任；随后在十一月六日，他主演的特别剧集《大阪LOVESOUL在这个国家生活下去》首次播出，这同样是他首次在电视剧中担任主演。二零一一年二月十八日，他凭借出色的表现荣获第三十四届日本电影学院奖颁发的新人演员奖；在同一年内，他还出演了由新垣结衣主演的特别剧《乱马1/2》，在剧中饰演风林馆高校剑道部的主将九能带刀；并于十一月二十六日，其参演的剧情电影《铁骨柔情》正式上映。二零一二年七月十四日，他出演的喜剧电影《南海作战》在影院公映。二零一三年一月二十六日，根据井上荒野同名小说改编的剧情电影《艳之夜》上映，永山绚斗在片中饰演了池田百百子的男朋友茅原优，与演员真木阳子共同演绎了一对情侣的故事。同年四月十七日，他参演的电视剧《胜者即是正义》开始播出。二零一四年八月十九日，其出演的悬疑题材剧集《圣女》播出，他在剧中扮演玛利亚的家教学生中村晴树；十一月一日，其出演的爱情主题电影《幸运情人草》上映，他在片中饰演了沙耶的初恋男友樋野春木。二零一五年七月十一日，由他主演的时代剧《一路》播出，他在剧中饰演了生长在江户时代的男主角小野寺一路；九月五日，由筱原凉子主演的犯罪题材电影《非关正义：完结篇》上映，永山绚斗在片中饰演了雪平的助手、系统工程师津岛直纪一角。二零一六年十月二十二日，其出演的罪案剧集《铁证悬案~真实之门~》播出，他在剧中饰演了野心勃勃且性格狂妄自大的神奈川县警搜查一科巡查部长高木信次郎；同年，他还在剧情电影《暗金丑岛君：完结篇》中饰演了主角丑岛馨中学时代的同班同学竹本优希。二零一七年七月八日，其主演的励志题材剧集《居酒屋富士》播出，他在剧中饰演男主角西尾荣一；七月二十九日，其出演的剧情电影《海边的生与死》上映，他在片中饰演海军特攻艇队长、户枝的丈夫朔，与演员满岛光饰演一对夫妻；同年，他还出演了罪案剧集《铁证悬案~真实之门~第二季》。十月，他参演了朝日电视台的医疗剧集《Doctor-X~外科医·大门未知子~5》，在剧中扮演新人医生西山直之。二零一八年一月三日，他与北乃纪伊共同主演的单集时代剧《如雾细雨》播出。二零一九年一月，他出演了由中村勘九郎和阿部隆史共同主演的NHK大河剧《韦驮天：东京奥运的故事》；同月，其出演的TBS电视台爱情剧《初次恋爱那一天所读的故事》开播，在剧中饰演帅气的精英人士八云雅志。由他主演的NHK电视剧《黑蜥蜴》于同年十二月二十九日播出。二零二二年二月六日，他主演的电视剧《人类可怕》播出；三月二十四日，其参演的爱情电影《我的樱花恋人》上映；六月四日，其参演的电视剧《DOUBLE》在日本首播。六月十七日，他出演的电影《峠：最后的武士》上映。七月四日，他参演了推理爱情喜剧片《疯狂邮轮》；十二月二日，由其主演的电影《爱情生活》在中国台湾地区上映；十二月三十日，他参演了池波正太郎诞辰一百周年纪念电视剧《まんぞく まんぞく》。二零二三年一月十一日，其参演的日本电视台水十档剧集《逆转管弦乐团》开播；二月十日，他出演的悬疑影片《#窨井》上映。二零二三年，他还出演了漫改真人版电影《东京复仇者2 血色万圣节篇》，该片的前篇《-命运-》于四月二十一日上映，后篇《-决战-》于六月三十日上映。五月，他参演了电视剧《致光之君》；六月四日，他出演了NHK剧集《藤子·F·不二雄SF短篇电视剧》的新作《箱舟はいっぱい》。十一月十六日，其参演的电影《疯狂游轮》在流媒体平台Netflix上线播出。
永山绚斗在家中兄弟里排行第三，他有一位大哥名叫永山龙弥，而他的二哥则是知名演员瑛太，其本名为永山瑛太。在2011年2月16日，永山绚斗的父亲永山博文被发现在其居住的公寓内以自缢的方式结束了生命，这一事件在当时引发了广泛关注。
二零一二年三月二十九日，演员永山绚斗在驾驶摩托车时不幸遭遇翻车事故，该事故导致其左脚严重骨折。这一突如其来的意外伤害，使得他不得不立即暂停所有正在进行及计划中的演艺相关工作，演艺活动也因此被迫全面中止。此次事故不仅对他的身体健康造成了直接影响，也对其当时的职业发展进程带来了显著的冲击。
2016年，日本演员永山绚斗与年长其三岁的知名女演员满岛光正式确立了恋爱关系，这一消息在当时引起了媒体与公众的广泛关注。永山绚斗与满岛光均活跃于影视领域，两人的交往被视为演艺圈内的一段佳话，他们因共同的工作环境与艺术追求而彼此吸引，关系逐渐发展。这段恋情不仅体现了两位演员在个人生活中的选择，也从侧面反映了他们所在行业的社交圈层与工作互动模式。
永山绚斗在电影《垒球少年》中贡献了令人印象深刻的精彩演绎，充分展现了其作为演员的扎实功底与角色驾驭能力。随后，在电视剧《圣女》中，他与广末凉子之间一段极具张力的激情戏码，不仅深深触动了广大观众，更成功帮助他摆脱了长期以来“瑛太弟弟”的固有标签，从而拥有了真正能够代表个人演艺风格的代表性作品。作为一名公认的实力派影星，永山绚斗在电影《非关正义：完结篇》中的出色表现，为整部作品注入了丰富的层次与十足的观赏看点。而在另一部电影《诈欺游戏：终极之战》中，他的倾情加盟同样为影片的整体质感增色不少，凸显了其作为演员的独特价值。此外，在电视剧《乱马1/2》中，永山绚斗自始至终以武士服或格斗服造型亮相，浑身散发着强烈的阳刚气息，其讲话时嘴角微歪的细节表情，也极为精准地贴合了原著人物的神韵与性格特征。
2023年6月15日，演员永山绚斗因涉嫌违反《大麻取缔法》被东京警方正式逮捕，并于同年7月7日获得保释。此后，其演艺工作受到严重影响，原定由其出演的NHK大河剧《致光之君》中藤原隆家一角，在8月9日由龙星凉接替出演。8月28日，此案于东京地方法院进行首次公开审理。庭审中，被告人永山绚斗对起诉书所载的犯罪事实全部予以承认，并就自己使用大麻的行为表达了深刻的悔意与反省。根据检察机关在法庭上的陈述，永山绚斗首次接触大麻是在中学二年级的暑假，经当地学长介绍而尝试，当时感到身体不适，随后一度停止。然而，在十八九岁时，他于朋友的酒会上再次接触到毒品，自此开始复吸并持续使用。该次公审于当日审理终结，检方向法庭提出判处其有期徒刑六个月的量刑建议，而辩护律师则请求适用缓刑。法院最终于9月1日作出判决，认定永山绚斗在东京都内的住所中持有大麻的罪名成立，判处其有期徒刑六个月，缓期三年执行。