2009年，在刘家成导演的电视剧《高地》中饰演王奇，并主演了军旅戏《情系北大荒》，这是和导演张新建继《闯关东》之后的又一合作。该剧与《潜伏》、《我的兄弟叫顺溜》等作品一起获得第25届金鹰节优秀电视剧奖。

　　2010年，朱亚文主演的《爱在苍茫大地》入围最佳电视剧、最佳编剧、最佳男演员、最具号召力男演员等四个奖项。朱亚文凭借在该剧中闻明远一角入围最具号召力男演员五强名单。在导演刘家成执导的热播剧《高粱红了》中饰演男主角林玉生。

　　2011年，在电视剧《远去的飞鹰》中饰演男主角高志航。凭借该剧入围40届国际艾美奖最佳男演员。这是国内投拍的首部以空军战争为题材的电视剧。

　　2012年，在电视剧《我的娜塔莎》中饰演男主角庞天德。在电视剧《地火》中饰演男主角黎仲明。在康洪雷执导的电视剧《我们的法兰西岁月》中饰演周恩来。5月娄烨执导影片《浮城谜事》被定为第65届戛纳电影节“一种关注”开幕影片，主演朱亚文随剧组一同奔赴戛纳，亮相“一种关注”单元红毯。