2013年3月7日、『ホテル マジェスティック?戦場カメラマン澤田教一 その人生と愛?』で初舞台で初主演[14]。

時代劇には2002年の『SABU ?さぶ?』[注 12]が初めての出演になる。NHK大河ドラマには2006年に『功名が辻』の主人公の弟 山内康豊 役で初出演し、2007年にテレビドラマ『敵は本能寺にあり』で織田信長、2008年には2度目の大河ドラマ『篤姫』で坂本龍馬を演じた。2012年、『平清盛』の源義朝 役が3度目の大河ドラマ出演となる。

2014年1月1日放送のNHK正月時代劇 『桜ほうさら』で、時代劇ドラマ初主演。同年7月26日公開の映画『幕末高校生』の勝海舟 役で、時代劇映画初主演となる[31]。

2015年のNHK朝ドラ『あさが来た』で、主人公の夫・白岡新次郎役を演じ[注 13]、『週刊ザテレビジョン』（KADOKAWA）主催の第88回ドラマアカデミー賞助演男優賞を受賞[33]。

2017年10月、2度目となる舞台『危険な関係』で主演や[34]、月曜日から金曜日まで毎週放送されるドキュメンタリー番組『路地裏遺産』でナレーターを務める[35][36]。

2017年から『玉木宏 音楽サスペンス紀行』シリーズでナビゲーターや、2021年からは『世界サブカルチャー史 欲望の系譜』シリーズ（共にNHK BSプレミアム）でナレーションを務める。（ドキュメンタリー番組参照）
音楽活動および写真家として

2003年、映画『ROCKERS』でギタリスト役を演じた[注 14]ことをきっかけに[38]、2004年6月2日ファーストシングル『Seasons』で歌手デビューした。

2006年、所属レコード会社をエイベックスに移籍し[39][40]、Zepp5か所で初ライブツアーを行う。2009年に全国ツアー『alive』、2010年には香港、韓国でアジアツアー『alive』を行う[41]。

2011年、所属レコード会社をユニバーサルミュージックに移籍し、初の台湾公演を皮切りに国内ホール公演を含むツアー『R.G.B 2011』を行う。

また同年11月には、初めてとなる写真展[42]、ダイヤモンドをテーマにした『TASAKI Timeless Message Photo Gallery』を開催し[注 15]、2013年11月には第2弾となる、真珠をテーマにした『TASAKI Pearly Planet Photo Gallery』を開催した[44]。
私生活

2018年（平成30年）6月29日、8年前に共通の友人を通じて知り合った女優の木南晴夏と6月26日に入籍したことを、双方の公式サイトならびにSNSを通じて発表した[45][46][47]。

2020年（令和2年）8月4日、第一子が誕生していたことが報じられた[48]。報道を受け、木南の所属事務所が公式に事実であることを発表した。なお、子どもの性別や具体的な誕生日については公表しない方針であるという[49]。
人物

身長180cm、血液型はA型[注 1]、靴のサイズは27.5 cm[1]。

趣味はカメラで、特技は水泳[1]。保育園から中学校までスイミングスクールに通っていた[注 16]。

運動はほかにも、2005年ころからボクシングや、2020年ころにはブラジリアン柔術[50]。2023年8月、俳優・岡田准一と共に8月31日ラスベガスで開催される世界最大規模のブラジリアン柔術の大会『ワールドマスター2023』にエントリーしたことが同大会の公式サイトで発表された。玉木の出場クラスは「マスター3青帯フェザー級」[51]。同年9月2日（日本時間3日）に実施され、初戦はランキング30位の玉木が同35位の相手を終始攻め続けて判定勝ちしたが、2戦目はランキング2位の格上の相手にポイントを取られ、そのままポイント0?2でタイムアップして敗れた[52]。

ボール投げ・アーチェリーなどは左利きで、箸・包丁・筆などは右利きである[53]。