2007年7月7日，其出演的NTV深夜剧《爷爷老师》播出，在剧中饰演优等生逸见，这是他的首部电视剧作品，从而正式进入演艺圈。
2008年4月18日，其出演的校园悬疑剧《谜》播出，在剧中饰演个性我行我素的近辩高中三年级学生冢本善雄；10月11日，其出演的喜剧电影《应援少女》上映，在片中饰演应援团团员山本龙太郎，这是他的首部电影作品。
2010年6月19日，其主演的运动题材电影《垒球少年》上映，在片中饰演男主角鬼冢，这是他首次担纲电影主演；11月6日，其主演的SP剧《大阪LOVESOUL在这个国家生活下去》首播，这是他首次担纲电视剧主演。
2011年2月18日，获得第34届日本电影学院奖新人奖；同年，出演新垣结衣主演的SP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；11月26日，其出演的剧情电影《铁骨柔情》上映。
2012年7月14日，其出演的喜剧电影《南海作战》上映。2013年1月26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池田百百子的男朋友茅原优，与真木阳子饰演一对情侣。4月17日，参演的电视剧《胜者即是正义》播出。
2014年8月19日，其出演的悬疑剧《圣女》播出，在剧中饰演玛利亚的家教学生中村晴树；11月1日，其出演的爱情电影《幸运情人草》上映，在片中饰演沙耶的初恋男友樋野春木。
2015年7月11日，其主演的时代剧《一路》播出，在剧中饰演生长在江户的男主角小野寺一路；9月5日，由筱原凉子主演的犯罪电影《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。
2016年10月22日，其出演的罪案剧《铁证悬案~真实之门~》播出，在剧中饰演野心勃勃且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，在剧情电影《暗金丑岛君：完结篇》中饰演主角丑岛馨中学时代的同班生竹本优希。
2017年7月8日，其主演的励志剧《居酒屋富士》播出，在剧中饰演男主角西尾荣一；7月29日，其出演的剧情电影《海边的生与死》上映，在片中饰演海军特攻艇队长、户枝的丈夫朔，与满岛光饰演一对夫妻；同年，出演罪案剧《铁证悬案~真实之门~第二季》。10月，参演朝日台医疗剧集《Doctor-X~外科医·大门未知子~5》，扮演新人医生西山直之。
2019年1月，出演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》播出；同月，其出演的TBS台爱情剧《初次恋爱那一天所读的故事》开播，在剧中饰演帅气精英八云雅志。主演NHK电视剧《黑蜥蜴》将于12月29日播出。
2022年2月6日，主演的电视剧《人类可怕》播出；3月24日，参演的爱情电影《我的樱花恋人》上映；6月4日，参演电视剧《Double》在日本首播。6月17日，出演的电影《峠：最后的武士》上映。7月4日，参演推理爱情喜剧片《疯狂邮轮》。
