2003年，參演個人首部電視劇《假面騎士555》，飾演冷血的殺人魔澤田亞希，并正式以演員身份出道。2006年，主演喜劇《狗狗的心聲》（《イヌゴエ》），飾演咖啡店店長前田大輝。

2007年，參與拍攝根據(jù)運動漫畫改編的同名真人版電影《奈緒子》。2009年，由小栗旬主演的動作片《熱血高校2》上映，綾野剛在片中飾演沉默寡言，打架沒有限度的漆原凌。

2011年，由尾野真千子主演的晨間劇《康乃馨》播出，綾野剛在片中飾演做紳士服的專家周防龍一。2012年1月1日，參演的歷史劇《開拓者們》播出；7月15日，參演的驚悚片《狼狽》上映；8月25日，參演的漫改電影《浪客劍心》上映，其在片中飾演武田觀柳的手下外印。

2013年1月10日，由瑛太、尾野真千子主演的愛情喜劇《最完美的離婚》播出，綾野剛在劇中飾演美術(shù)大學助教上原諒，并獲得第7屆東京國際電視劇節(jié)最佳男配角獎  ；2月23日，其參演的愛情片《橫道世之介》上映，片中飾演男主角世之介的同級生加藤雄；4月14日，與新垣結(jié)衣合作出演的喜劇《飛翔情報室》播出，在劇中飾演空自情報室軍官空井大佑；8月31日，與滿島光、小林薰合作出演的劇情片《夏之終結(jié)》上映；10月6日，其參演的愛情片《得買新鞋了》上映，片中與桐谷美玲扮演一對戀人；同年，憑借電影《橫道世之介》和《夏之終結(jié)》獲得第37屆日本電影學院獎最佳新人獎。

2014年1月16日，參演的犯罪劇《暗金丑島君第二季》播出，他在其中飾演男主角山田孝之的發(fā)小之一（之后他又陸續(xù)出演了該系列的兩季日劇和三部電影）；4月19日，與池脅千鶴主演的愛情片《只在那里發(fā)光》上映，綾野剛憑借在片中飾演失意青年佐藤達夫，獲得第69屆日本每日映畫大獎最佳男主角、第88屆電影旬報獎最佳男主角等獎項；8月30日，與小栗旬、黑木明紗等合作出演的犯罪冒險片《魯邦三世》上映，綾野剛在片中飾演無所不斬的武士；10月21日，與武井咲共演的推理劇《全部成為F》首播，他在劇中飾演大學工學部建筑系的副教授。

2015年5月30日，由園子溫執(zhí)導的動作片《新宿天鵝》上映，綾野剛在片中飾演無依無靠的青年白鳥龍彥；9月5日，參演的愛情片《小菜一碟》上映，綾野在片中飾演音像租賃店店長，女主人公志乃的新鄰居；10月16日，主演的醫(yī)療劇《產(chǎn)科醫(yī)鴻鳥》首播，劇中飾演婦產(chǎn)科醫(yī)師鴻鳥櫻，同時他還是名為BABY的神秘鋼琴家。

2016年1月27日，參與動作片《新宿天鵝2》的拍攝，片中繼續(xù)飾演男主人公白鳥龍彥，該片于2017年1月21日在日本上映；3月26日，與黑木華合作出演的劇情片《瑞普·凡·溫克爾的新娘》上映，該片是由巖井俊二編劇導演的電影，綾野剛在片中飾演游走在法律邊緣的危險男子安室；5月7日，參演的懸疑片《昭和64年》上映，他在其中飾演廣報室的警察諏訪；6月26日，主演的犯罪片《日本最壞的家伙們》上映，他在片中飾演不良的警官諸星要一，并憑借該片獲得第15屆紐約亞洲電影節(jié)最佳新人獎；9月17日，由李相日執(zhí)導的懸疑片《怒》上映，綾野剛在片中飾演無業(yè)游民的同性戀大西直人；同年，憑借電影《瑞普·凡·溫克爾的新娘》、《昭和64年》和《怒》獲得第41屆日本報知電影獎最佳男配角獎。

2017年2月17日，加盟同名漫改奇幻動作片《亞人》，該片于9月30日在日本上映；4月23日，主演的科幻愛情劇《弗蘭肯斯坦之戀》播出，其在劇中飾演落入禁斷戀愛中的怪物；6月3日，主演的動作片《武曲》上映，其在片中飾演劍道五段的矢田部；同年，主演的醫(yī)療劇《產(chǎn)科醫(yī)鴻鳥2》于10月首播，他在劇中繼續(xù)扮演主人公鴻鳥櫻。

2018年，主演七月開播的朝日臺木曜日劇《禿鷲》，飾演鷲津政彥。主演瀨瀨敬久執(zhí)導電影《樂園》飾演中村豪士。12月10日，其主演的中國電影《破陣子》開機。

2020年，主演大友企史執(zhí)導的電影《影裏》。與星野源共同主演電視劇《MIU404》。11月，主演的電影《Dr.Death的遺產(chǎn)》上映。

2021年1月29日，其主演的電影《極道與家族 The Family》上映，在片中扮演在組織與家庭之間搖擺不定的黑道人物山本賢治。