モデルとして活動した後、1996年、ドラマ『東京23区の女』で俳優デビュー。ドラマ『GTO』で人気を博す。国内に留まらず、『イップ・マン 序章』（中国映画）、『レイルロード・タイガー』（中国映画）、『マンハント』（香港・中国合作映画）、『鳳梧洞戦闘』（韓国映画）、『リンボ』（香港映画）、『夜叉-容赦なき工作戦-』（Netflix韓国映画）など海外作品にも活躍の場を拡げる。
国内においては、ドラマ『24 JAPAN』、『それでも愛を誓いますか？』、『シジュウカラ』、WOWOW『連続ドラマW ギバーテイカー』、舞台『リボルバー』などジャンル問わず様々な作品に出演。
近年では大人気シリーズ『ゴールデンカムイ』への出演が決定するなど活躍を続けている。
アウトドア・料理・農業などの趣味を楽しむ一面もあり、YouTubeチャンネル『池内博之の池 channel』で様々な動画を公開している。