そんな折、ボウリング場勤務時代の同僚が声優になりたいと言うので、当時銀座にあった養成所・テレビタレントセンター東京校の試験を一緒に受けることになる[16]。最初は声優志望ではなかった井上だが、人と話す訓練のつもりで試験を受けたら見事に合格したという。なお、井上を誘った同僚は試験に落ちた[17]。その養成所の講師には、後年井上の師匠となる永井一郎がおり、養成所に通っていた1年間のうち後半の半年間は永井の指導を受けた[17][18]。養成所に通っていたころは、喫茶店、立ち食い蕎麦屋、ビラ配り、ビルの清掃員など様々なアルバイトを掛け持ちしていた[16]。養成所の同期には郷里大輔、中谷ゆみ、川島千代子がいて、その中でも同期の郷里とは同じクラスだったことで仲が良く、アルバイトを探していた時に郷里から仕事を紹介してもらったこともあった[16]。

養成所を卒業後は、講師である永井の推薦で青二プロダクションに所属する[16][17]。所属事務所の経歴は、青二プロダクション[16][17]→ぷろだくしょんバオバブ[18]→81プロデュース[19]→大沢事務所[1][20]→元氣プロジェクトとなっている。元氣プロジェクト移籍後社長に就任。妻の越智静香が副社長を務めた[21]。その後、井上和彦、越智静香夫婦でB-Boxを設立[8][11]。養成所時代から、CMやテレビドラマの仕事を貰っていたことから、井上は当初「わりと簡単にお仕事をもらえる世界なのかな」と甘く見ていたが、プロダクション所属になってからは仕事をするよりアルバイトをする時間の方が長かったと回想している[16]。
キャリア

初めての仕事はラジオCMであった[13]。テレビアニメとしてのデビューは『マジンガーZ』（1973年）の兵士役で[10]、『UFOロボ グレンダイザー』（1975年）で初めてレギュラーの座を獲得するものの、1回呼ばれただけで降板させられた[16]。この経験について井上はとても悔しかったと語っており、アパートの部屋で枕に顔を押し付けて泣いたという[16]。それ以来、近所の河原に行っては「大変です! UFOが来ます…」というその時の台詞を繰り返し発声して練習したと振り返っている[16]。その後『一休さん』（1976年）の哲斉役で初めて名前のある役に抜擢され、『キャンディ・キャンディ』（1976年）のアンソニー・ブラウン役を得て、『超合体魔術ロボ ギンガイザー』（1977年）の主人公白銀ゴロー役で初の主演となった[17]。

その後、『サイボーグ009』（1979年）の主人公・009（島村ジョー）役に選ばれる。井上自身、この作品に出演したことが声優として最初の転機だったと語っており、二枚目声優としての地位を確立。以後も様々なヒーローや二枚目役を演じることとなった[17]。

また、『美味しんぼ』（1988年）の主人公・山岡士郎役に選ばれたことは、『サイボーグ009』の島村ジョーを演じたのと同じく、二度目の転機になったと井上は語っている[22]。
現在まで

以来、テレビアニメ、外国映画の吹き替え、ナレーションなどの各分野で幅広く活動し、2009年には、第3回目となる声優アワードの助演男優賞を受賞した[23]。

声優以外にも、『人造人間キカイダー THE ANIMATION』以降は音響演出としても活動しており、『リアルバウトハイスクール』、『機動新撰組 萌えよ剣TV』、『スパイラル ?推理の絆?』のほか『tactics』、『うえきの法則』ではアフレコ監督を務めた。ダビング待ちで時間をとられることなどが声優業に支障をきたすことから、その後演出家としての活動は休止するが、この時の経験から芝居以外の音響演出に考えが及ぶようになり、その後の声優業に役立っていると語っている[24]。
人物・特色

声種はハイバリトン[25]。

声優としては、アニメ、外画吹き替え、ナレーションなどで活躍している[9]。