2010年，其在明朝宫廷剧《大明嫔妃》中出演男二号朱常洵，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。

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；同年，在电视电影《猎野人》中饰演野人。2012年，在年代剧《怪医文三块》中饰演海东升，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；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，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。

2014年，出演都市青春剧《我的爱对你说》，在剧中饰演樊伟。9月出演古龙武侠巨制《萧十一郎》，饰演连城璧；10月出演大型古装历史剧《芈月传》，饰演秦王嬴稷。

2015年3月主演大型都市情感轻喜剧《御姐归来》，在剧中饰演男一号何开心。2015年6月主演古龙武侠巨制《边城浪子》，饰演男一号傅红雪2015年9月出演由《鬼望坡》改编的《育婴室》3D电影，饰演男一号蒙少晖