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NHK連続テレビ小説「まれ」でヒロインの相手役を熱演し話題に。第39回日本アカデミー賞新人俳優賞受賞。2017年は映画「ジョジョの奇妙な冒険 ダイヤモンドは砕けない 第1章」「斉木楠雄のΨ難」「氷菓」、2018年は映画「羊と鋼の森」（原作は2016年本屋大賞1位）などに主演。

お笑いコンビ「ナイツ」のツッコミ担当。コンビで2008年の「M-1グランプリ」で3位となったことをきっかけに注目を集める。趣味は競馬、スポーツ観戦、ウルトラマン、スターウォーズ。特技は、馬の絵を描くこと。

東京都出身の俳優。父は俳優の村上淳、母は歌手のUA。2014年に映画『2つ目の窓』で俳優デビュー、同作品では父の村上淳との共演も果たす。2015年には、連続ドラマ「天使のナイフ」でテレビドラマ初出演。その後も、「あの日見た花の名前を僕達はまだ知らない。」「この世界の片隅に」や、映画『ディストラクション・ベイビーズ』など多くの作品に出演する。 村上虹郎は映画『武曲 MUKOKU』に出演。綾野剛演じる研吾と対峙する羽田融を、村上虹郎が演じた。作中でラップを披露している。 村上虹郎はInstagramを利用していて、二階堂ふみとのツーショット写真などを投稿。 村上虹郎の父親は村上淳で、母親はUA（ウーア）。父親とはデビュー作となる映画『2つ目の窓』で共演し、母親は村上虹郎が出演しているCMの楽曲を歌った。 村上虹郎は複数のドラマに出演。『仰げば尊し』（TBS系）や『あの日見た花の名前を僕達はまだ知らない。』（フジテレビ系）などがある。 池田エライザと村上虹郎の熱愛報道があったが、事務所は友人だと否定していた。