2002年，在电视剧《
阳光雨季》饰演岳超飞，这是朱亚文的第一部戏。
2005年，在张友龄导演的中国大陆亲情剧《
非亲兄弟》中饰演天雨。
2008年，在电视剧《
闯关东》中饰演了朱传武一角。该剧不仅获得长篇电视剧最佳作品奖，而且摘下最佳编剧、最佳摄影、最佳照明一共四项大奖。朱亚文饰演的传武更是被评为“荧幕十大硬汉”。同年在张纪中制片的电视剧《
兵圣》饰演男主角“孙武”。
2009年，在刘家成导演的电视剧《
高地》中饰演王奇，并主演了军旅戏《
情系北大荒》，这是和导演张新建继《闯关东》之后的又一合作。该剧与《
潜伏》、《
我的兄弟叫顺溜》等作品一起获得第25届金鹰节优秀电视剧奖。
2010年，朱亚文主演的《
爱在苍茫大地》入围最佳电视剧、最佳编剧、最佳男演员、最具号召力男演员等四个奖项。朱亚文凭借在该剧中闻明远一角入围最具号召力男演员五强名单。在导演刘家成执导的热播剧《
高粱红了》中饰演男主角林玉生。
2011年，在电视剧《
远去的飞鹰》中饰演男主角高志航。凭借该剧入围40届国际艾美奖最佳男演员。这是国内投拍的首部以空军战争为题材的电视剧。
2012年，在电视剧《
我的娜塔莎》中饰演男主角庞天德。在电视剧《
地火》中饰演男主角黎仲明。在康洪雷执导的电视剧《
我们的法兰西岁月》中饰演周恩来。5月娄烨执导影片《
浮城谜事》被定为第65届戛纳电影节“一种关注”开幕影片，主演朱亚文随剧组一同奔赴戛纳，亮相“一种关注”单元红毯。
2013年，在刘家成导演的电视剧《
正阳门下》中饰演男主角韩春明，从“破烂王”成为“收藏家”传奇的一生。在何群导演的《
铁血兄弟》中饰演男主角江流，该剧是朱亚文、刘向京、齐奎继《闯关东》后的再次聚首。剧中，朱亚文饰演的江流虽是一介书生，却胸怀匡扶天下的抱负。4月与刘家成导演第四次合作，在军旅戏《心战101》饰演教官云天耀。9月主演导演郑晓龙执导的剧版《
红高粱》，饰演男主角余占鳌。
2014年2月，在安建导演的电视剧《
姐妹兄弟》饰演男主角宋建国。
2015年2月18日，朱亚文将登上央视春晚，与张丰毅、段奕宏一起演唱歌曲《中华好儿孙》。
2015年5月20日，朱亚文加盟《
真心英雄》，首度参加真人秀。参演电影《
我是证人》于10月30日上映，在影片中饰演大反派“唐峥”一角。
