2008年、映画『クライマーズ・ハイ』に出演。当時は全くの無名だったにもかかわらず、ワークショップで面識があった原田眞人監督からオーディションに呼ばれ、合格。新聞記者・神沢周作役での演技が注目を浴びる。同映画の撮影後、無名塾での10年間のキャリアに一区切りがつき、映像作品に活躍の場を広げるため退塾した[5][8]。

2009年、NHK土曜ドラマ『外事警察』が連続ドラマでの初のレギュラー出演である。この撮影が始まりスケジュール的に厳しくなったため、それまで続けていたレンタルビデオ店、運送会社、居酒屋などでのアルバイトを辞めた[8][9]。それ以降、大河ドラマ『龍馬伝』の小松帯刀役や『踊る大捜査線』シリーズの中国人刑事役、連続テレビ小説『梅ちゃん先生』の食堂の亭主役など、脇役として多数のテレビドラマや映画に出演する。

2013年、TBSテレビの日曜劇場『半沢直樹』で主人公と同期の銀行員・近藤直弼役を演じ、その影響からオリコン調べによる「2013年 ブレイク俳優ランキング」で8位にランクインするなど、実力派のバイプレーヤーとして認知度を高める[10][11]。

2014年4月期のテレビ東京系深夜ドラマ『俺のダンディズム』でテレビドラマ初主演[12]。CMも、2014年3月4日からオンエアされたロッテガム「Fit's LINK」が初の単独でのCM出演である[13]。

2021年9月30日付でエージェントオフィスタクトを退社し、10月1日付でアルファエージェンシーに移籍[3][4]。
人物

役作りでは撮影前から徹底的にイメージトレーニングをするタイプで、呼吸する位置まで決める。それは本番で自分が頼れるものを作るためであるが、作ってきた役にあまり固執はしないという[14][15]。役作りに対してはストイックな一面を持ち、映画『ゴールデンスランバー』で主人公の整形後という役柄を演じた際には堺雅人演じる主人公の台詞を全て覚え[14]、ドラマ『S -最後の警官-』で末期がん患者の役を演じた際にはゲスト出演にもかかわらず、役作りのために1か月で約10kgの減量をした[16]。

役者だけでなく、普段の私服のコーディネートのセンスでも注目を浴びており、2020年にはベストドレッサー賞のサングラス部門賞を受賞[17]。2021年には主婦と生活社からファッション本『服と賢一 滝藤賢一の「私服」着こなし218』が、出版された[18]。

多肉植物など、中南米やアフリカ原産の植物が大好きで、住んでいるマンションのベランダでそのような植物を300鉢ほど栽培している[19]。その縁で、2020年にはNHKのEテレの『趣味の園芸』シリーズにも出演して植物への愛を熱く語る仕事が舞い込んだ[20]。

特技は和太鼓、殺陣、書道、草笛[2]。