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1997年，伊藤英明参加Junon杂志男模特儿选拔获优胜，同年参加《大搜查线岁末特别版》的演出，踏入日本艺能界。
1998年，参演爱情片《爱，有时说谎》。
1999年，伊藤英明参演爱情剧《三十拉警报》。9月，与广末凉子、小林薰联袂出演由泷田洋二郎执导的剧情片《秘密》。10月，参演犯罪片《Out─娇妻犯罪》。
2000年，与大冢宁宁主演恐怖片《夜叉》，伊藤英明一人分饰两角，饰演一对有超天才头脑双胞胎“有末静”和“雨宫凛”。
2003年，出演改编自山崎丰子的同名小说的医学剧《白色巨塔》。
2004年，伊藤英明与加藤爱、仲村彻主演动作片《海猿》。
2006年，伊藤英明与加藤爱、佐藤隆太联袂主演由羽住英一郎执导的动作片《海猿2：爱之界限》。
2007年，与伊势谷友介合作主演由三池崇史执导的动作片《寿喜烧西部片》，饰演一名神秘的枪手。同年，与井上真央合作主演爱情剧《初吻》，饰演美绪的哥哥加纳和树。
2008年，伊藤英明与木村佑一、山本太郎主演动作惊悚片《252生存者》。
2009年，出演动作剧《警官之血》，饰演三代警员民雄的长子安城和也。7月，与山下智久、北川景子联手出演由永山耕三、西浦正记共同执导的励志剧《零秒出手》，饰演JCARCS的教练川崎智哉。9月，与松山健一、小雪主演以17世纪的日本为舞台的动作片《卡姆依外传》，饰演传说中的猎鲨军团渡众的首领不动。
2010年，伊藤英明与加藤爱、佐藤隆太主演了改编自佐藤秀峰创作的同名漫画的动作片《海猿3：最后的讯息》，该片讲述海上保卫厅的潜水员们，克服重重艰难险阻的成长故事。
2011年，出演了以日本三重县真实存在的高中生经营的餐厅“孙之店”为蓝本的喜剧《高中生餐厅》。6月，与织田裕二、黑木明纱联袂主演由西谷弘执导的悬疑片《安达卢西亚：女神的报复》，该片讲述了黑田康介以外交官的身份在世界各地对抗恐怖主义，保护日本国民安全的故事。9月，与中丸雄一、高岛礼子联手主演以保险金连环杀人事件为题材的《LastMoney~爱的代价》，饰演保险金查定员向岛朔太郎。
2012年，伊藤英明与佐藤隆太合作主演剧情片《海猿4:勇敢的心》，饰演勇猛果敢的仙崎大辅。10月，与二阶堂富美、染谷将太主演根据同名小说改编的恐怖惊悚片《恶之教典》，饰演二年4班班主任莲实圣司。
2013年，与山下智久、武井咲联手主演推理侦探剧《金田一耕助VS明智小五郎》，饰演日本第一名侦探明智小五郎。同年，与三浦友和主演根据作家白川道的长篇小说改编的《最快的银河》，饰演37岁的新锐建筑师桐生晴之。
2014年，伊藤英明与染谷将太、长泽雅美出演喜剧片《哪啊哪啊神去村》，饰演和野性大自然融为一体的凶暴前辈饭田与喜，获得第9届亚洲电影大奖最佳男配角奖。同年，出演剧情片《昼颜：工作日下午3点的恋人们》。此外，还与泷藤贤一主演了法律剧《罪人的谎言》，饰演为了获得胜利不择手段的律师笠原。
2015年，与佐藤健出演改编自杉森久英的同名小说的剧情剧《天皇的料理人》，饰演鲭江连队厨师田边佑吉。同年，主演动作片《Liquid～鬼之酒，奇迹之酿酒人～》，该剧讲述酿酒老店独生子放弃银行工作赌上人生酿酒的故事。此外，还主演由三池崇史执导的真人版电影《火星异种》。
2016年，主演4月开播的富士台日剧《我的危险妻子》。参演电影《三月的狮子》。
2017年，主演初夏上映的电影《第22年的自白-我是杀人犯》。
2019年，特别出演特摄剧《假面骑士Zero-One》。
2020年，参演由历史小说作家司马辽太郎同名小说改编的历史题材电影《燃烧吧！剑》；1月17日，主演的电视剧《请不要在病房里念佛》播出；同年1月19日，参演的大河剧《麒麟来了》播出。
麒麟来了2020-01-19导演大原拓主演长谷川博己/染谷将太
请不要在病房里念佛2020-01-17饰演松本照圆导演平野俊一/冈本伸吾主演中谷美纪
假面骑士Zero-One2019饰演伊斯导演杉原辉昭主演高桥文哉、鹤岛乃爱
我的危险妻子2016饰演望月幸平主演木村佳乃、相武纱季
罪人的谎言2014-08导演瀬々敬久主演泷藤贤一、木村佳乃、中村苍
昼颜2014-07-14饰演客串第一集在酒店与利佳子见面的男人
单身贵族2013-10-10饰演星野进导演武内英树、平野真、宫木正悟主演草剪刚、北川景子、藤谷太辅
Doubles~刑警二人组2013-04-18饰演山下俊介导演冢本连平、常广丈太主演坂口宪二、夏菜、内田有纪
最遥远的银河2013-02-02饰演桐生晴之导演和泉圣治主演三浦友和、苍井优、小西真奈美
白虎队2013-01-02饰演松平容保导演重光亨彦主演北大路欣也、黑木瞳、山田纯大
世界奇妙物语2012年秋季特别篇2012-10-06饰演浅村雄一导演佐藤源太主演森口瑶子、宫武祭、马渊誉
爱的代价2011-09-13饰演向岛朔太郎导演冢原あゆ子、竹村谦太郎主演中丸雄一、田中哲司、高岛礼子
高中生餐厅2011-05-07饰演岸野宏导演吉野洋、猪股隆一、佐久间纪佳主演松冈昌宏、吹石一惠、神木隆之介
零秒出手2009-07-13饰演川崎智哉导演永山耕三、西浦正记主演山下智久、北川景子、相武纱季
警官之血2009-02-07饰演安城和也导演鹤桥康夫主演佐藤浩市、寺岛忍、柴俊夫
252发现幸存者2008-12-05饰演篠原佑司
世界奇妙物语2008-04-02饰演荻原孝一导演植田泰史主演藤泽惠麻、宫田早苗、梅宫万纱子
轮违屋糸里2007-09-09饰演土方岁三导演清弘诚主演上户彩、中岛朋子、中村狮童
初吻2007-07-09饰演加纳和树导演武内英树、川村泰佑、高木健太郎主演井上真央、平冈佑太、竹中直人
孤独的赌注2007-04-12饰演千种梯二郎导演生野慈朗、仓贯健二郎、松田礼人主演长谷川京子、堺雅人、井川遥
不被神爱的男人2007-01-03饰演堀秀政导演西谷弘主演唐泽寿明、柳叶敏郎、长泽雅美
垃圾律师2006-04-13饰演武田真实导演今井夏木、酒井圣博、竹村谦太郎、森岛正也主演丰川悦司、高岛礼子、北村总一郎
河井继之助2005-12-27饰演稻叶隼人导演松原信吾主演中村勘三郎、稻森泉、京野琴美
海猿2005-07-05饰演仙崎大辅导演羽住英一郎、小林义则主演加藤爱、仲村亨、佐藤隆太
救命病栋24时2005-01-04饰演矢部淳平导演岩本仁志、水田成英、田岛大辅主演江口洋介、松岛菜菜子、盐见三省
国盗物语2005-01-02饰演织田信长主演北大路欣也、渡部笃郎、高岛礼子
激情与梦想之日2004-10-15饰演高濑和彦导演藤田明二主演伊武雅刀、齐木滋树、西冈德马
爱与资本主义2003-11-29饰演亮导演渡边孝好主演高桥惠美、西田尚美、松重丰
现场直播不会中止2003-10-10饰演猿渡小五郎导演石川刚主演田中直树、国仲凉子、齐藤洋介
白色巨塔2003-10-09饰演柳原弘导演西谷弘、河野圭太、村上正典、岩田和行主演唐泽寿明、江口洋介、黑木瞳
2020燃烧吧！剑饰演芹泽鸭
2017三月的狮子大友启史
2017第22年的自白-我是杀人犯
2016-04-29火星异种饰演小町小吉
2003-01-18任生义士传饰演徳川庆喜
2001-12-15修罗雪姬饰演隆
2000-06-10秘密
2000-09-25走火入魔饰演多田一树
2000-07-01Blister
2001-04-28LoveSong饰演松冈
2001-10-26阴阳师源博雅
2004-06-12海猿1:梦想起航饰演仙崎大辅
2005-10-08满溢心中的爱饰演铃谷比吕志
2006-05-06海猿2：爱的极限饰演仙崎大辅
2007-09-15寿喜烧西部片饰演枪手
2008-12-06252生存者あり饰演筱原祐司
荣誉奖项
2016-11 第3届亚洲彩虹奖最佳现代剧男主角奖 我的恐怖妻子 （提名）
2015-02 第9届亚洲电影大奖最佳男配角奖 哪啊哪啊神去村 （提名）
向来给人热血、健康形象的伊藤英明，这回在新片中饰演一位拥有反社会人格，为了达成目的而杀人的冷血英文教师。即便把大岛优子这位“AKB48”总选举冠军的人气王吓到痛哭落跑，但其实他私下也是“AKB48”的忠实粉丝（中国台湾网评）。
知名男星伊藤英明虽然凭借轮廓分明的帅气长相和精湛演技拥有许多女粉丝，不过私底下的他和一般的宅男一样，是近来“制霸全国”的女子偶像组合AKB48的疯狂粉丝（搜狐娱乐评）。