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1996年，生田斗真参加杰尼斯事务所内的Junichi&JJr组合以及事务所外人员结成的StrawberryParfait组合。同年还与野田优也、风间俊介、松本润、矢代德久组成组合B.I.G（BestIdolGroup）。4月起作为固定嘉宾参加教育累综艺节目《天才电视君》。
1997年，与相叶雅纪、石松晃、远藤司、二宫和也、松本润成为B.B.B.初代成员。同时还成为了J-Boys的成员，以及与松本润、相叶雅纪、二宫和也组成组合M.A.I.N。7月首次参演晨间剧《亚久里》，饰演作家望月淳之介的少年时代。同时与松本润、二宫和也、相叶雅纪共同主演了舞台剧《Standbyme》。10月起作为固定班底参加中居正广主持的综艺节目《中居正广的我们大家都在生活着》。
1998年4月，参演由松冈昌宏主演的爱情剧《LOVE&PEACE》。6月与山下智久、风间俊介、长谷川纯、田中圣、伊藤达哉、五关晃一、宫城俊太、福田悠太、服部将也组成组合B.I.G.East。10月起作为固定班底参加综艺节目《爱LOVEB.I.G》。
1999年，B.I.G.组合更改为生田斗真、山下智久二人组合。2001年7月，与今井翼、三宅健等出演校园剧《Neverland》。2002年，与山下智久、风间俊介、长谷川纯组成FOURTOPS组合。同年还参与了由松冈昌宏主演的舞台剧《须佐之男-神剑物语》。
2003年1月，参演由堂本光一担当座长的舞台剧《SHOCK~isRealShock～》，担任男二号。2月从堀越高等学校毕业。7月参演少年队的舞台剧《PLAYZONE2003Vacation》。2004年，参演了四部舞台剧，2月参演由佐藤敦启主演的《艾德格先生行踪不明》。4月与黑木瞳、赤坂晃合作《mamalovesMAMBOⅢ》。7月参演少年队的《PLAYZONE2004WESTSIDESTORY》以及12月与樱井翔、大野智、松本润合作的《WESTSIDESTORY》。
2005年4月，在与黑木明纱、长谷川纯共同出演的舞台剧《AZUMI～AZUMIonSTAGE～》中一人分饰两角。7月参演刑警剧《刑事部屋》。2006年6月，与风间俊介共同拍摄动作剧《秋叶原@DEEP》，在其中扮演一名超级洁癖狂。9月首次成为座长，主演了新感线的舞台剧《CatIntheRedBoots》。
2007年1月，客串校园剧《花样男子2》，饰演“织部顺平”一角。7月与堀北真希、小栗旬等演员出演校园剧《花样少年少女》，并且凭借花君“中津秀一”一角获得第54回日剧学院赏最佳男配角奖。
2008年1月，生田斗真在参演的爱情剧《蜂蜜与四叶草》中饰演一名美术大学建筑系的在读学生。7月与大野智参演悬疑剧《魔王》。10月首次主演音乐剧《Grease》。
2009年1月，主演励志剧《亡者之声》，该剧讲述的是一群法医学生在学习中面临抉择的故事。4月首次单独主演深夜剧《魔女裁判》，饰演一名街市设计师。10月参演《世界奇妙物语2009秋季特别篇》。
2010年2月，主演根据作家太宰治同名小说改编的剧情片《人间失格》，之后该小说开始以生田斗真形象作为封面版发行。因该作品销售量突破超过10万部，生田斗真的形象登上了角川文库所有太宰治作品的封面。6月主演喜剧片《海边旅店》。7月在与长濑智也共同主演的刑事剧《自恋刑警》中饰演“本城命运”一角。8月搭档新垣结衣主演由土井裕泰执导的爱情片《花水木》。11月参演侦探片《球形的荒野》。同年开始每月在杂志《+act.》上连载漫谈《红发外星人》。
2011年，生田斗真获得第53回日本电影蓝丝带奖新人男演员奖和第84回日本电影旬报赏新人男演员奖。同年与东山纪之共同出演由蜷川幸雄导演的舞台剧《萨德侯爵夫人》和《我的朋友希特勒》。12月主演剧情片《源氏物语千年之谜》，饰演主人公“光源氏”一角。
2012年，与吉高由里子主演的纯爱片《我们的存在》分上下两部正式上映。10月主演剧情剧《迟开的向日葵》，该剧主要讲述了七名男女的成长故事。2013年，2月携手江口洋介、松雪泰子主演动作片《脑男》，饰演一名冷血杀人狂。
2014年1月，生田斗真首次参演大河剧《军师官兵卫》。2月主演由三池崇史执导的警匪片《鼹鼠之歌》，饰演一名潜入黑帮内部的卧底。11月参演由犬童一心执导的奇幻片《戴维克罗的恋爱和魔法》。
2015年1月，搭档小栗旬、上野树里共同出演刑警剧《无间双龙》，饰演一名刑警。6月与户田惠梨香等演员主演悬疑片《预告犯》。11月主演由伊坂幸太郎小说改编的悬疑片《蚱蜢》，饰演一名秘密潜入黑社会组织为妻子报仇的中学教师。
2016年8月，与冈田将生、栗山千明、松坂桃李参演悬疑片《秘密》，该片改编自清水玲子的科幻题材漫画《秘密》。同年与新感线剧团合作舞台剧《Vampbambooburn》，饰演一名吸血鬼。12月再次主演由三池崇史执导的警匪片《鼹鼠之歌2》。
2017年2月，与桐谷健太等演员主演爱情片《人生密密缝》。10月搭档广濑铃主演爱情片《老师！》，饰演一名高中老师。2018年5月，搭档瑛太主演犯罪片《友罪》，饰演“益田纯一”一角。
2019年1月，出演由中村勘九郎和阿部隆史共同主演的大河剧《韦驮天：东京奥运的故事》，饰演金栗的盟友“三岛弥彦”一角。3月主演舞台剧《伪义经冥界歌》，饰演“源九郎义经”一角。6月主演舞台剧《俄瑞斯忒亚》，饰演一名因战争心生憎恨的青年。10月主演家庭剧《我的故事说来话长》，饰演一名年过三十仍不表面对现实的啃老族。