2009年,因主演内地版《流星花园》--《一起来看流星雨》中的上官瑞谦一角,被广大观众熟知。
2010年,继续主演续集《一起又看流星雨》;与李锐、杨乐乐、李维嘉、杜海涛等共同主持湖南卫视周天大型明星户外挑战公益节目《勇往直前》。
2011年,在古装剧《太平公主秘史》中,饰演太平公主驸马薛绍;与张翰、魏晨共同主持湖南卫视周天黄金档综艺真人秀《给力星期天》。
2012年,在现代爱情剧《童话二分之一》中,饰演从玩世不恭变成专一有担当男人的京伟少爷;在现代商战题材爱情剧《无懈可击之蓝色梦想》中,饰演从吊儿郎当大学毕业生变身职场精英的徐浩庭;在叶念琛导演的微电影《勇敢爱之末日来电》中与陈乔恩合作出演情侣,饰演其恋人暖男阿伟,并参与主持录制湖南卫视明星模仿秀《百变大咖秀》,期间模仿的费翔、郭富城、张国荣、刘德华、郑少秋等多位明星的经典作品。2012年年底拍摄军旅题材电视剧《火线英雄》中,饰演从桀骜不驯的新兵转变成优秀军官的丁子龙。
2013年,8月13日七夕节上映电影《宫锁沉香》中,饰演腹黑冷酷的九阿哥胤禟;同年在大型古装剧《吉祥天宝》中,饰演为了得到爱情地位而不择手段的腹黑二王爷朱天祥;并与吴宗宪、马可、安七炫等主持四川卫视引入的韩国王牌综艺节目-户外明星真人秀节目中国版《两天一夜》。2013年12月与天娱传媒合约到期。
2014年1月19日朱梓骁成立了朱梓骁工作室。2014年4月18日,获得了第一届中国电视演员形象榜优秀青年演员奖。2014年5月15日,福建开机拍摄现代爱情剧《闪亮茗天》(又名《像星星一样爱你》)。2014年10月接拍民国题材电视剧《四千金》。
2015年,先后拍摄现代都市剧《花火》、民国剧《恋恋阙歌》、大型3D民族史诗电影《东方女儿国》、5月22日,主演的都市爱情剧《闪亮茗天》登陆深圳卫视黄金剧场,收视率一度保持前五的成绩。6月1日,主演的现代奇幻爱情电影《你在干嘛》开机。10月,山东影视出品的古装武侠剧《惊天岳雷》开机。
2016年8月,出演著名人气作家君子以泽(又名天籁纸鸢)的同名小说《夏梦狂诗曲》,饰演森川光。杀青后又与严屹宽、宋轶等人合作,出演谍战剧《小楼昨夜又东风》。10月17日,客串电视剧《欢喜密探》上线播出。11月5日,首次担当制作人,并主演超级网剧《我的真芯男友》,杀青后,与陈乔恩、郑恺合作,主演现现代励志航空大剧《壮志高飞》。
2018年,与娄艺潇合作,主演现代怀旧题材青春励志电视剧《我爱北京天安门》。
2019年,出演古装仙侠剧《琉璃美人煞》。