黄轩出生于甘肃省兰州市，12岁时父母离异，他随母亲去了广州生活，由于迷恋迈克尔·杰克逊，从此走上了舞蹈之路。黄轩中学就读于广东舞蹈学校，大学就读于北京舞蹈学院音乐剧系。之后，他被张艺谋挑中，并获得了在古装电影《满城尽带黄金甲》中饰演小王子的机会，但在临近开拍之前，因为剧本将小王子的年龄却从19岁改到了14岁，最终他与这个角色失之交臂。2005年，黄轩获得了“吉隆坡亚太地区健身先生”季军。
2007年，与罗德元、李晨、郑罗茜合作主演剧情电影《地下的天空》，在片中饰演矿工丁井生，从而正式进入演艺圈；同年，参加北京电视台《红楼梦中人》演员选秀活动，获得宝玉组五强，并进入李少红版《红楼梦》的剧组。
2008年，出演李少红执导的古装情感剧《红楼梦》，在剧中饰演邢岫烟的丈夫、薛宝琴的哥哥薛蝌。
2009年，出演刘烨、高圆圆、李小冉主演的爱情电影《无人驾驶》，在片中饰演总是开车带着不同女人的代驾男孩里加；随后，签约北京千易时代文化传媒有限公司，成为旗下签约艺人；同年，与郑宇成、高圆圆、谭维维合作主演都市情感电影《成都，我爱你》。
2010年，与陈乔恩、黄晓明、曾志伟合作主演青春校园爱情电影《激浪青春》，在片中饰演阳光帅气且有些叛逆的大学龙舟队主力赵家丰；同年，出演刘烨、陈坤、张嘉译主演的革命电影《建党伟业》，在片中饰演中国共产党早期领导人刘仁静。
2011年，与杜雨露、孙兴、周扬合作主演谍战剧《黎明前的暗战》，在剧中饰演代号“坚冰”的地下党员肖天济；同年，主演姜凯阳执导的都市情感剧《你是我的幸福》，在剧中饰演男主角严芒的小儿子严小磊，与李建义饰演一对父子；此外，他还获得了“春季电视剧互联网盛典”最佳男新人奖。
2012年，与苏青、朱刚日尧、李璟合作主演革命剧《铁血男儿夏明翰》，在剧中饰演学生组织“砂子会”成员孙越泽；7月6日，其主演的惊悚悬疑电影《青魇》上映，而他在片中则饰演由于20前的心理阴影而夜不能寐且长期失眠的男主角郝冬。
2013年，出演关心、刘迦密执导的微电影《安大略合约》，在片中饰演留学归国的男主角潘小帅；7月27日，其主演的都市情感励志剧《棋逢对手》在河北卫视、厦门卫视首播，而他在剧中则饰演了性格放荡不羁、爱骑哈雷摩托车游走各处的男主角郑墨，并为该剧演唱了主题曲《不要了》；同年，与周迅、朱亚文、秦海璐合作主演年代传奇剧《红高粱》，在剧中饰演女主角九儿青梅竹马的初恋张俊杰。
2014年，其主演的剧情电影《黄金时代》上映，而他在片中则饰演了民国作家骆宾基；10月17日，其主演的剧情电影《蓝色骨头》上映；11月28日，其主演的剧情电影《推拿》上映，而他在片中则饰演了推拿中心的盲人推拿师小马，这是他首次在影视作品尝试盲人的角色；12月，获得“国剧盛典”年度飞跃男演员奖。
2015年，作为野生动物实习饲养员参加了湖南卫视原创动物真人秀节目《奇妙的朋友》的录制；6月，担任“上海国际电影节”亚洲新人奖的评委；7月，入围第17届华鼎奖中国百强电视剧最佳男配角奖、中国百强电视剧最佳新锐奖；9月，成为男性时尚杂志《智族GQ》金九刊暨六周年刊的封面人物；9月16日，获得“GQ年度盛典”年度突破艺人奖；8月20日，其主演的爱情电影《恋爱中的城市》上映，而他在片中则饰演了第三单元“巴黎篇”的男主角刘畅；同年，与孙俪、方中信、黄轩、高云翔合作主演古装传奇剧《芈月传》，在剧中一人分饰二角，分别饰演了芈月的初恋情人春申君黄歇、芈月的男宠魏丑夫，该剧在全网的总播放量突破了200亿；此外，他还获得了“第10届华语青年影像论坛”新锐男演员奖。
2016年，其主演的古装传奇剧《女医·明妃传》在江苏卫视、东方卫视播出，而他在剧中则饰演了明朝第七位皇帝明代宗朱祁钰；3月21日，其主演的民国探案喜剧《猎人》在北京卫视播出，而他在剧中则饰演了为了破案什么都敢做的男主角耶律麒；5月24日，其主演的职场情感剧《亲爱的翻译官》，而他在剧中则饰演了冷静干练、又带点忧郁气质的男主角程家阳，这也是他首次在影视作品尝试翻译官的角色，该剧不仅获得了全国电视剧年度收视冠军，而且平均收视率也都破2；6月25日，受邀出席“巴黎时装周-Dior Homme2017年春夏时装秀”；10月30日，凭借电视剧《女医·明妃传》获得“第三届文荣奖”最佳男主角奖；12月16日，其主演的奇幻动作电影《长城》上映；此外，他还获得了“2017爱奇艺尖叫之夜”年度最佳电视剧演员奖。
2017年，获得“国剧盛典”年度实力演员奖；3月，被聘任为了中国电视艺术家协会演员工作委员会常务理事；3月2日，获得“中国电视剧品质盛典”年度最受喜爱的品质剧星奖；3月31日，其主演的警匪动作电影《非凡任务》上映，而他在片中则饰演了缉毒警察林凯，该片在上映第五天票房便突破了一亿元人民币；6月18日，获得“微博电影之夜”微博突破表现演员奖；6月22日，凭借电影《非凡任务》获得“第20届上海国际电影节-成龙动作电影周”最佳动作新人奖；11月21日，其主演的东方魔幻剧《九州·海上牧云记》首播，其饰演类皇族牧云家的六皇子牧云笙；11月22日，获得第14届MAHB年度先生盛典年度最受欢迎艺人奖；12月8日，获得“商业星力量巅峰人物年度盛典”年度吸引力明星奖；12月15日，黄轩主演冯小刚导演的电影《芳华》上映两周票房突破十亿人民币，他在片中饰演文工团“活雷锋刘峰，他则凭借该片获得第9届中国电影导演协会年度男演员奖的提名；12月22日，其主演的古装电影《妖猫传》上映，在片中饰演性格桀骜不羁的诗人白乐天，该片最终累计票房突破五亿人民币。
2018年，获得第6届“十大华语电影”年度男演员奖；10月11日，黄轩出席了百度为其“私人订制”的2018百度娱乐人物黄轩专场颁奖礼活动，并获颁百度娱乐年度人物奖；10月12日，与Angelababy领衔主演的都市情感创业剧《创业时代》首播，在剧中饰演从万千创业者中脱颖而出的男主角郭鑫年，该剧上线19日网播量累计突破30亿。
2019年，黄轩获得“2019电视剧品质盛典”年度观众喜爱品质剧星奖；5月，主演反特动作剧《瞄准》，在剧中饰演男主角苏文谦；8月，获得福布斯中国100名人榜荣誉；9月8日，黄轩获得第十七届电影表演艺术学会奖颁发的“学会奖”；10月24日，主演的电影《乌海》开机，他所饰演的主人公杨华辗转于家庭与事业，城市滋生出的欲望，将他与妻子苗唯裹挟至爱恨边缘，该片被电影评论杂志《银幕》评为“2020最受国际电影节关注的影片之一”，并入围了2020年圣塞巴斯蒂安国际电影节主竞赛单元唯一华语片；10月，入围第六届“中国电视好演员”绿组男演员候选名单；12月20日，与杨采钰领衔主演的剧情电影《只有芸知道》上映，黄轩在片中饰演男主角东风。
2020年，获得“2019阅文原创文学风云盛典”超级匠心男演员奖；2月18日，与佟丽娅领衔主演的《完美关系》播出，黄轩在剧中饰演公关人卫哲；5月1日，在央视《中国梦·劳动美——致敬劳动者五·一特别节目》中，与张国立、温玉娟、王鸥、尚大庆、全总话剧团共同带来的情景表演《你看！春天的花海》；7月1日，由黄轩参演的电影《1921》在上海开机；7月28日，主演的电视剧《闽宁镇》在宁夏开机，在剧中饰演马得福；11月17日，主演的古装悬疑剧《风起洛阳》开机。
2021年，由黄轩参演的电影《1921》上映。
1921 2021-7-1 导演黄建新、郑大圣 主演倪妮、王仁君、刘昊然
乌海2020饰演杨华 导演周子阳 主演杨子姗、涂们
她杀2020饰演何正正 导演曹保平 主演范冰冰、王子文、辛芷蕾、李沁
只有芸知道2019-12-20饰演东风 导演冯小刚 主演杨采钰、徐帆、莉迪亚·佩克汉、张洪杰
玩世英雄2018-3-3饰演吴淼 导演韩杰 主演李滨、张辛苑、范明、格列巴
妖猫传2017-12-22饰演白乐天 导演陈凯歌 主演染谷将太、张雨绮、秦昊、阿部宽
芳华2017-12-15饰演刘峰 导演冯小刚 主演苗苗、钟楚曦、杨采钰、李晓峰
非凡任务2017-3-31饰演林凯 导演麦兆辉 主演段奕宏、祖峰、郎月婷、邢佳栋
长城2016-12-16饰演邓将军 导演张艺谋 主演马特·达蒙、景甜、佩德罗·帕斯卡、威廉·达福
恋爱中的城市2015-8-19饰演刘畅 导演韩轶 主演刘畅、凡妮莎·张、张榕容
推拿2014-11-28饰演小马 导演娄烨 主演郭晓东、秦昊、张磊、梅婷
蓝色骨头2014-10-17饰演陈东 导演崔健 主演尹昉、倪虹洁、赵有亮、黄幻
黄金时代2014-10-1饰演骆宾基 导演许鞍华 主演汤唯、冯绍峰、王志文、朱亚文
激浪青春2014-6-6饰演赵家丰 导演梁柏坚 主演陈乔恩、黄晓明、董璇、曾志伟
青魇2012-7-6饰演郝冬 导演邱礼涛 主演薛凯琪、陶海、周楚楚、尚大庆
第一次2012-6-8饰演李饶 导演韩延 主演杨颖、赵又廷、江珊、赵树海
饮食男女2：好近又好远2012-3-23饰演侯语凡 导演曹瑞原 主演霍思燕、归亚蕾、蓝正龙、曾江
白相2012饰演王轩 导演吴有音 主演马思纯、蒋雯丽、林栋甫、黄小蕾
建党伟业2011-6-15饰演刘仁静 导演韩三平、黄建新 主演刘烨、冯远征、张嘉益、周润发
无人驾驶2010-7-2饰演里加 导演张杨 主演刘烨、李小冉、陈建斌、林心如
成都，我爱你2009饰演浩 导演崔健 主演谭维维、郭涛、安雅、高圆圆
地下的天空2008-7-10饰演井生 导演张弛 主演李晨、罗德元、郑罗茜、关思婷
海下尖刀2008饰演郭晓洋 导演王瑞 主演王伟、钟卫华、孙美云、王文彦
闽宁镇2021饰演马得福 导演孔笙、孙墨龙 主演黄尧、热依扎、白宇帆、张嘉益
风起洛阳2021饰演高秉烛 导演谢泽 主演王一博、宋茜
瞄准2020-10-9饰演苏文谦 导演五百、别克 主演陈赫、杨采钰、李溪芮、张洪睿
完美关系2020-2-18饰演卫哲 导演安建 主演佟丽娅、陈数、高露、李泽锋
创业时代2018-10-12饰演郭鑫年 导演安建 主演杨颖、周一围、宋轶、啜妮
九州·海上牧云记2017-11-21饰演牧云笙 导演曹盾 主演窦骁、周一围、徐璐、文咏珊
亲爱的翻译官2016-5-24饰演程家阳 导演王迎 主演杨幂、高伟光、周奇奇、李溪芮
猎人2016-3-21饰演耶律麒 导演徐昂 主演王思思、鲍鲲、高鑫、曹征
女医·明妃传2016-2-13饰演朱祁钰 导演李国立、郑伟文、何振华、李亦翀 主演刘诗诗、霍建华、李呈媛、袁文康
芈月传2015-11-30饰演黄歇/魏丑夫 导演郑晓龙 主演孙俪、刘涛、方中信、高云翔
红高粱2014-10-27饰演张俊杰 导演郑晓龙 主演周迅、朱亚文、于荣光、秦海璐
女人帮2013-12-11饰演方格 导演刘心刚 主演蒋雯丽、邬君梅、梁静、李佳
棋逢对手2013-7-27饰演郑墨 导演刘心刚 主演王子文、黄觉、孔维、殷叶子
晒幸福2012-11-26饰演船长 导演杨亚洲 主演彭玉、倪萍、张洪杰、魏积安
铁血男儿夏明翰2012-9-11饰演孙越泽 导演沈好放 主演严屹宽、苏青、朱刚日尧、李璟
你是我的幸福2011-8-26饰演严晓磊 导演姜凯阳 主演王刚、李建义、李明启、牛犇
黎明前的暗战2011-1-2饰演肖天济 导演嘉娜·沙哈提 主演杜雨露、孙兴、郭广平、郭东文
红楼梦2010-9-2饰演薛蝌 导演李少红 主演杨洋、蒋梦婕、李沁、姚笛
真情人生2007饰演刘晓虎 导演田原鸿
2019-03-06 “中国电视剧品质盛典”年度观众喜爱品质剧星 （获奖）
2018 第六届“十大华语电影”年度男演员奖 （获奖）
2018 第9届中国电影导演协会年度男演员奖 《芳华》 （提名）
2017-06-22 “第20届上海国际电影节-成龙动作电影周”最佳动作新人奖 《非凡任务》 （获奖）
2017-03-02 “中国电视剧品质盛典”年度最受喜爱的品质剧星奖 （获奖）
2017-01 “国剧盛典”年度实力演员奖 《亲爱的翻译官》 （获奖）
2017 第9届澳门国际电影节最佳男主角奖 《芳华》 （提名）
2016-12 “2017爱奇艺尖叫之夜”年度最佳电视剧演员奖 《芈月传》、《女医明妃传》、《猎人》、《亲爱的翻译官》 （获奖）
2016-10 第3届文荣奖最佳男主角奖 《女医·明妃传》 （获奖）
2015-12 第10届华语青年影像论坛新锐男演员奖 《推拿》 （获奖）
2015-10 第15届华语电影传媒大奖最受瞩目表现奖 《推拿》 （提名）
2015-07 第17届华鼎奖中国百强电视剧最佳男配角奖 《红高粱》 （提名）
2015-07 第17届华鼎奖中国百强电视剧最佳新锐奖 《红高粱》 （获奖）
2015-05 第22届北京大学生电影节最佳男演员奖 《推拿》 （提名）
2015-05 第21届上海电视节-白玉兰奖最佳男配角奖 《红高粱》 （提名）
2015 西班牙加那利群岛拉斯帕耳马斯电影节”最佳男演员 《推拿》 （获奖）
2015 第六届中国电影导演协会2014年度奖年度男演员 《推拿》 （提名）
2014-12 “国剧盛典”年度飞跃男演员奖 《红高粱》 （获奖）
2011-07 “2011春季电视剧互联网盛典”最佳男新人奖 《黎明前的暗战》 （获奖）
2020-01-18 “2019阅文原创文学风云盛典”超级匠心男演员奖 （获奖）
2018-10-11 百度娱乐年度人物奖 （获奖）
2018 2017年度爱情电影的优秀男主角 （获奖）
2017-12-08 “商业星力量巅峰人物年度盛典”年度吸引力明星奖 （获奖）
2017-11-22 第14届MAHB年度先生盛典年度最受欢迎艺人奖 （获奖）
2017-06-18 “微博电影之夜”微博突破表现演员奖 （获奖）
2016-12 “搜狗IN全景臻选礼”IN势力年度影响力大奖 （获奖）
2015-09-16 “GQ年度盛典”年度突破艺人奖 （获奖）
2014-12 “豆瓣电影年度榜单”年度佳片演员奖 （获奖）
2010-01 “搜狐娱乐年度盛典”年度NEW FACE奖 （获奖）
2020-12-5 爱奇艺尖叫之夜年度匠心演员 （获奖）
黄轩是一个拥有儒雅斯文气质、对演技懂得文火慢炖的智慧男人。他不仅自带古代书生气质，而且还温润如玉。黄轩的淡定耿直与浮躁的娱乐圈脾气不合，而他的演技和态度却是演艺圈所需要的那种回归本真。黄轩能够在文艺忧伤男和中二搞笑男的角色之间游刃有余地自由切换（腾讯评）。
黄轩无论戏里戏外，他都有一种温文尔雅的气质（《城市快报》评）。黄轩的身上有着无限的可能性，他在电影《青魇》中，展现了其丰富的想象力（导演邱礼涛评）。
黄轩具有精湛的演技，他在电视剧《猎人》中，将悬疑的案情与缜密的思维博弈中融入了轻松幽默，霸道中自带痴情属性，举手投足尽显其独特的雅痞气质（新华网评）。
黄轩在电视剧《女医·明妃传》中，展现了与众不同的实力演技，他将看到心爱之人的喜悦表演得淋漓尽致（网易评）。
