2009年8月8日,朱梓骁与张翰等合作主演的青春偶像剧《一起来看流星雨》在湖南卫视播出,其在剧中饰演阳光帅气,幽默搞笑的上官瑞谦。2010年8月9日,朱梓骁主演的青春偶像剧《一起来看流星雨》的续作《一起又看流星雨》在湖南卫视播出,其在剧中继续饰演上官瑞谦;10月1日,与李锐,杨乐乐,李维嘉,杜海涛等共同主持湖南卫视明星户外挑战公益节目《勇往直前》。2011年5月23日,朱梓骁在湖南卫视播出的红色情感纪实剧《青春作伴》中饰演陈赓;12月2日,与张翰,魏晨共同主持湖南卫视综艺真人秀《给力星期天》。朱梓骁剧照2012年3月27日,朱梓骁与贾静雯等合作主演的古装剧《太平公主秘史》在湖南卫视播出,其在剧中饰演太平公主驸马薛绍;7月31日,与韩彩英,吴映洁等合作主演的都市剧《无懈可击之蓝色梦想》在浙江卫视播出,在剧中饰演从吊儿郎当大学毕业生变身职场精英的徐浩庭;8月23日,他与陈乔恩合作主演的微电影《勇敢爱之末日来电》在爱奇艺视频播出,在片中饰演其恋人暖男阿伟;8月27日,与张钧甯,刘美含合作主演的都市悬疑剧《童话二分之一》在湖南卫视金鹰独播剧场播出,饰演从玩世不恭变成专一有担当男人的京伟少爷;9月5日,朱梓骁作为主持人参与录制了湖南卫视明星模仿秀《百变大咖秀》,期间模仿了费翔,郭富城,张国荣,刘德华,郑少秋等多位艺人的作品。2013年8月13日,朱梓骁与周冬雨,陈晓合作主演的清装片《宫锁沉香》在中国内地上映,饰演腹黑冷酷的九阿哥胤禟;12月13日,他领衔主演的励志片《盛夏》上映;之后,与吴宗宪,马可,安七炫等参加户外明星真人秀节目中国版《两天一夜》。2014年4月12日,朱梓骁与保剑锋,王喜等合作主演的军旅题材电视剧《火线英雄》在上海电视剧频道播出,在剧中饰演从桀骜不驯的新兵转变成优秀军官的丁子龙;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;11月,与斯琴高娃,张娜拉合作主演魔幻片《东方女儿国》;12月3日,与陈晓,陈妍希等人合作出演的武侠剧《神雕侠侣》在湖南卫视播出。2015年5月22日,朱梓骁领衔主演的都市剧《闪亮茗天》在深圳卫视播出,其在剧中饰演冷静沉稳的唐正浩;7月3日,他与李承铉,林鹏合作主演的民国剧《恋恋阙歌》播出,在剧中饰演霸道跋扈的钟天耀;10月,与高云翔,李曼合作主演古装剧《惊天岳雷》,在剧中饰演不爱江山,爱武功的武痴皇子阿琮;12月21日,搭档毛俊杰主演的都市剧《花火》在浙江卫视播出,其在剧中饰演宿舍里的“艺术家”饶世凯。2016年3月,朱梓骁与张翰,朱一龙等合作主演都市剧《夏梦狂诗曲》;6月6日,与金起范,赵丽颖合作主演的古装剧《吉祥天宝》在腾讯视频播出,其在剧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;5月22日,他与潘之琳,徐正溪等合作主演的民国剧《翩翩冷少俏佳人》播出,在剧中饰演英俊倜傥,极具女人缘的柳天宇;10月17日,朱梓骁客串的古装喜剧《欢喜密探》播出。2017年6月16日,朱梓骁与曾梦雪,赵时合作主演的都市剧《我的真芯男友》在腾讯视频播出,其在剧中饰演专门服务于大龄剩女,具有超能力的恋爱型机器人余真心,这也是朱梓骁首次担任制片人;8月,与陈乔恩,郑恺合作主演青春励志剧《壮志高飞》;12月4日,他与何润东,张馨予合作主演的古装剧《花谢花飞花满天》在浙江卫视播出,其在剧中饰演外表英俊潇洒却少年老成,内心城府极深的司马清风。2018年1月3日,朱梓骁与严屹宽,宋轶合作主演的谍战剧《小楼又东风》播出,在剧中饰演军校毕业的优秀特工韩寿民。2019年2月27日,朱梓骁出演的爱情喜剧片《你在干嘛》在中国内地上映。2020年6月14日,朱梓骁搭档娄艺潇主演的现代怀旧题材青春励志剧《高兴的酸甜苦辣》播出;8月6日,朱梓骁与袁冰妍,成毅等合作主演的仙侠剧《琉璃》在优酷,芒果TV播出,在剧中饰演心狠手辣,野心勃勃的离泽宫副宫主元朗;8月28日,搭档朱圣祎主演的悬疑奇幻爱情片《龙无目》在腾讯视频上映,饰演古道热肠的捕头陆海笙;10月3日,他与张予曦合作主演的神话片《人鱼缚》在腾讯视频播出,其在片中饰演武艺超群的革职将军柳梦白。
2021年7月,向河南暴雨灾区捐款100万元。