その後劇団木山事務所に所属し[9]、舞台、映像の仕事をしていた[16]。20代半ばまで舞台俳優として活動していたが、劇団では飯が食べていけず、23、24歳の頃、家庭の事情から芝居を続けるかどうか、判断が迫られる問題に直面し、焦りのようなものを感じ始める[16][17]。親戚からは「いつまでも夢を追いかけてないでさあ」などと言われ、「これじゃいつまでたっても同じことの繰り返しだ。早く何とかしなくては」と考えるようになる[17]。そこで劇団で同期だったかないみかの紹介で賢プロダクションにボイスサンプルを持っていったところ「どうぞ」と、入所し、声優業を開始した[16][17][19]。その頃は、人並みにアニメ、漫画を見る機会はあったが、学生の頃で止まっていたため、声優、アニメへの知識は全く無知だったという[16]。

声優としてのデビュー作品について、本人は「忘れた…」と述べている[7]。ほぼ同時期にデビューした森川智之によると「（森川が）一番最初のアニメシリーズの時に彼がアニメーションで初めてスタジオに来てあの風貌でひょうひょうとやっていた」と証言している[20]。声優としての初仕事の現場には「アフレコには既に慣れている」と通されていたので初仕事と言えず、業界のルールや用語が理解できず苦悩したことを語っており[17]、ノイズがマイクに入ったりセリフが絵に合わないという新人にありがちなミスを連発していたが、決して動揺を見せないように振る舞っていた。なお、現場でその一部始終を見ていた森川は30年以上経った今でもよく覚えており、ミスを連発しても全く動じず、周囲に今回が声優デビューであると気付かせなかった藤原の姿を初めて会った時の思い出として挙げている[20]。アニメでの初レギュラーはテレビアニメ『横山光輝 三国志』の張飛翼徳役[14]。

若手の演技に対して「もうちょっとこうやったほうが……」、「もう少し仕事があってもおかしくないくらいなのに」と思うことがあり、「もう少し言える場があったらいいな」と思っていたという[15]。「制作をやってみたい」という気持ちもあり、スタッフが必要になり、給料を払わなければまっとうではなく「事務所に所属しながらやることは無理だ」と思い[15]、2006年11月に自ら事務所「AIR AGENCY」を立ち上げ、代表取締役となる。2008年4月より日本芸術専門学校大森校声優学科講師に就任し、隔週で授業を担当していた。

2010年、『カッコカワイイ宣言!』（『サキよみ ジャンBANG!』内で放送）で音響監督デビューした。

2011年10月に『ニュータイプアニメアワード2011』にて声優助演男優賞を受賞[21]。

2016年8月8日、病気療養のために当面の間、休業することを発表。レギュラー出演していた『クレヨンしんちゃん』は同月26日放送分[注 1]より、Amazonプライム・ビデオにて同月3日から配信の『クレヨンしんちゃん外伝 エイリアン vs. しんのすけ』は、9月28日配信の第9話より出演を見合わせることも併せて発表され、その他の持ち役にも順次代役・後任が立てられた。なお、病気の詳細に関しては当初は非公表であった[22]。

2017年1月9日、テレビ朝日にて放映された『人気声優200人が本気で選んだ!声優総選挙!3時間SP』で第3位に選ばれる[23]。

2017年6月16日、体調を考慮しながら徐々に仕事を再開することが所属事務所から発表された[24]。同年6月28日、復帰作が8月11日公開の『スパイダーマン:ホームカミング』の吹き替えであると発表された[25]。森川によると復帰後は自分のペースで仕事をしていたといい[26]、休業前に退いた持ち役への復帰はほとんど行われなかった。

『アベンジャーズ/エンドゲーム』公開後、同作までは何としてもトニー・スタークを吹き替える事を目標としていたため、観終わった後は「感慨深いものがありました」と語っていた[27]。

2020年4月12日、癌のため死去。満55歳没。生涯独身だった。通夜・告別式は近親者のみで営まれ、同月16日に所属事務所より発表された[10]。

2020年4月17日のBS朝日で遅れ放送されている『クレヨンしんちゃん』では画面下部に藤原の死去を知らせるテロップが映された[28]。