中村倫也高一時被TOPCOAT的星探發(fā)掘進入公司，隨后在TOPCOAT所屬的Artist☆Artist下學習演技。2005年，以ダンカン執(zhí)導的喜劇犯罪電影《七人的吊唁》出道，在片中扮演受父母虐待的河原潤平；同年，在NHK晨間劇《風中的小遙》中飾演女主角水野遙的表弟神崎由紀夫。2006年，出演高瀨久男、板垣恭一執(zhí)導的舞臺劇《黃昏》，在劇中扮演主人公的外孫“比利”一角。

2007年10月13日，其主演的溫情科幻劇《刺猬男生》開播，在劇中扮演刺猬系男生耳田ハリ彥；同年，出演蜷川幸雄執(zhí)導、根據(jù)莎士比亞原著改編的舞臺劇《愛的徒勞》，在劇中反串扮演法國公主的侍女凱瑟琳。2008年，在蜷川幸雄導演的舞臺劇《霸王別姬》中扮演程蝶衣的弟子“小四”。

2010年4月23日，其出演的喜劇電視劇《不良仔與眼鏡妹》開播，在劇中他飾演品川大地的同班同學松山啟介。7月13日，由佐佐木希主演的運動題材電視劇《相撲女孩》開播，他在劇中出演高中相撲部成員柳本詠介。

2012年10月6日，其出演的懸疑電視劇《高校入試》開播，他扮演了因在網(wǎng)絡(luò)上受中傷誹謗而休學的高中生田邊光一。同年，在日本版音樂劇《RENT》中飾演原人氣搖滾樂隊的主唱羅杰·大衛(wèi)斯。

2013年5月18日，加瀨聰執(zhí)導的青春題材電影《SPINNINGKITE》上映，其在片中出演主人公、住在小城鎮(zhèn)向往東京的青年阿純，這是他首次擔任電影主演。同年，在蜷川幸雄導演的莎士比亞原著舞臺劇《威尼斯商人》中，反串飾演貴族小姐鮑西婭。

2014年1月5日，NHK大河劇《軍師官兵衛(wèi)》開播，其在劇中飾演織田信長之子織田信忠。7月18日，福田雄一執(zhí)導的喜劇《青色火焰》開播，他在劇中扮演了主人公的同學、藝大學生赤井孝美。8月29日，其主演的舞臺劇《歷史系男生》開始上演，這是他第一次主演舞臺劇，憑借在該劇中扮演的年輕老師一角，他獲得第22屆讀賣演技大賞優(yōu)秀男演員獎。10月15日，富士臺的《FirstClass2》開播，在這部表現(xiàn)時尚界競爭的劇集中，他飾演了助理設(shè)計師冴木大五郎。

2015年4月26日，山田孝之主演的喜劇《REPLAY&DESTROY》開播，在劇中他出演主人公橫山的中學同學安部壽。5月13日，喜劇電影《屌絲騎士》上映，在片中他飾演在“女尊男卑”的大小姐學校中與自治團體展開激烈作戰(zhàn)的主人公誠豪介。5月25日，主演的神戶電視臺愛情劇《想ひそめし》播出，出演為女性戀愛支招的神主一角。10月18日，根據(jù)池井戶潤的同名小說改編的電視連續(xù)劇《下町火箭》開播，他在劇中飾演帝國重工的青年技術(shù)員淺木捷平。12月18日，其主演的舞臺劇《荔枝☆光俱樂部》首演，扮演光之俱樂部的統(tǒng)治者Zera。

2016年1月19日，其出演的家庭喜劇《讓我叫你一聲岳父》開播，他飾演有女裝癖的花澤家長子花澤葉里男。3月5日，其主演的劇情電影《星丘車站失物招領(lǐng)》上映，在片中，他扮演的在失物招領(lǐng)處上班的瀨生溫人從小與母親失去聯(lián)系，平靜的生活卻母親去世而被打破。

2017年1月8日，出演的懸疑電視劇《女人中的陌生人》開播，在劇中扮演與酒吧老板美智子交往的調(diào)酒師圓山俊。3月18日，大友啟史執(zhí)導的將棋題材劇情電影《3月的獅子》在日本公映，其在片中飾演主人公桐山零的前輩三角龍雪。4月7日，懸疑劇《百萬日元的女人們》在東京臺深夜檔開播，他在劇中扮演人氣小說家花木柚。7月12日至7月30日，主演由約翰·奧斯本創(chuàng)作的舞臺劇《憤怒的回顧》，飾演男主人公——通過勾引朋友的妻子向社會發(fā)泄不滿的吉米。8月15日，參演的愛情劇《伊藤君AtoE》開播，飾演年輕帥氣的人氣編劇久住健太郎一角。10月13日，與上田龍也合作出演的懸疑電視劇《新宿SEVEN》開播，扮演實習鑒定師大野健太。10月28日，出演的由生田斗真主演的愛情片《老師！我可以喜歡你嗎？》上映，飾演愛慕主人公中島的關(guān)矢正人。

2018年1月26日，朝日臺劇集《HOLIDAYLOVE》開播，他在這部懸疑情感劇中飾演了暴力神經(jīng)質(zhì)的家暴丈夫井筒渡。4月2日，參演的晨間劇《一半，藍色》開播，在劇中扮演律的大學同學，女主人公到東京后認識的第一位朋友正人。4月15日，出演的喜劇《岌岌可危酒店！》開播，飾演不務(wù)正業(yè)、態(tài)度消極的總廚師長江口龍二。5月12日，他出演的由役所廣司、松坂桃李主演的黑幫題材電影《孤狼之血》在日本上映，在片中扮演了如狂犬一樣的黑道分子永川恭二。10月13日，參演的刑偵劇《刑警與大盜》開播，在劇中演繹一心追捕大盜煙鴉的前精英刑警皇子山隆俊一角。10月26日，波瑠主演的愛情冒險電影《仙蹤樂園》上映，他在片中飾演女主的男友小西俊郎。

2019年1月15日，愛情劇《初次戀愛那一天所讀的故事》開播，中村倫也在劇中扮演高中班主任老師山下一真。2月7日，獲得黃金飛翔大獎新人獎。3月，與麻生久美子共同主演舞臺劇《クラッシャー女中》，在該劇中他扮演的是女仆與主人所生的兒子義則。5月31日，參演的家庭題材電影《漫長的告別》在日本上映，在片中扮演芙美的戀人道彥。9月6日，市井昌秀導演的犯罪片《臺風家族》上映，在片中他飾演鈴木家的小兒子千尋。7月19日，愛情喜劇《凪的新生活》開播，其在劇中扮演女主人公的鄰居安良城言，與黑木華、高橋一生一起演繹三角戀，憑借該劇獲得第17屆CONFiDENCE電視劇獎最佳男配角獎。12月13日，參演的推理電影《尸人莊殺人事件》上映，在片中飾演神紅大學推理愛好者協(xié)會的會長明智恭介。12月31日，在第70回NHK紅白歌會中演唱《阿拉丁》的主題曲《WholeNewWorld》，這是他首次登上紅白歌會的舞臺。

2020年4月，菅原伸太郎執(zhí)導的推理劇《美食偵探-明智五郎-》開播，他扮演長相帥氣但個性奇怪的主人公、美食家偵探明智五郎，這是他時隔12年半再度主演電視劇，也是其首次主演民營臺黃金檔劇集。5月，其主演的懸疑電影《星期三消失了》上映，在片中一人飾“七角”，演繹共存于同一個身體中、于每周三交替出現(xiàn)的七種人格。同年，與田中圭合作朝日臺特別劇《不和諧音炎之刑警VS冰之檢察官》，在劇中扮演沉著冷靜的精英檢察官唐澤真佐人。

讀賣演劇大獎

• 2015第22屆最優(yōu)秀男演員獎歷史系男生（提名）
• 2015第22屆優(yōu)秀男演員獎歷史系男生（獲獎）

黃金飛翔大獎

• 2019新人獎（獲獎）

Yahoo！搜索大獎

• 2018演員部門獎（獲獎）

CONFiDENCE電視劇獎

• 2019第17屆最佳男配角凪的新生活（獲獎）

中村倫也雖然外表不算華麗，但是作為實力派演員，他在《HolidayLove》中以“狂放”兼“敏感”的演技，讓觀眾直觀而又強烈地感受到了他收放自如的演繹。而在《星丘車站失物招領(lǐng)》中他與菅田將暉的兄弟對戲相當富有張力。他的表演不管是對于情感的細微控制，還是洋洋灑灑的爆發(fā)都富于感染力，在不同形象之間的自由切換甚至常常使人忽略了“中村倫也”本人，而用角色名去稱呼他。他對待演戲懷著一種不肯讓步、切磋琢磨的態(tài)度，這讓他從無名配角一步一步慢慢得到了大眾和業(yè)內(nèi)的認可。