中学时代,沟端淳平曾在家乡和歌山县的网球大会上取得亚军的成绩。2006年,他报名参加了第19届“JUNON SUPER BOY”选拔比赛,凭借其富有特色的和太鼓表演与歌唱才能,从多达四千名参赛者中一路闯关,最终荣获冠军。这一出色表现引发了业界热烈关注,当时竟有超过四十家经纪公司同时争相与他洽谈签约,创造了该赛事历史上同时被最多公司争夺的惊人纪录。同年,他顺利加入JUNON杂志旗下打造的新人团体JB5(即JUNON BOY 5),不过该团体已于2007年12月18日正式解散。2007年,沟端淳平开始担任电视节目“世界各地滞在记-文艺复兴版”的主持工作,并在同年播出的电视剧《生徒诸君!教师编》中首次以演员身份亮相;此外,他还在作品《花样少年少女》中饰演了嵯峨和真这一角色。2008年成为他演艺生涯的重要转折点,他在电视剧《81DIVER》中首次担当主演,并在电影《DIVE!!跳水男孩》里完成了大银幕首秀。同年,他还参演了由累计点击量突破三千六百万次的高人气手机小说改编而成的电影及连续剧《红线》,进一步积累了知名度。2009年,他在国际电视节in TOKYO2009中荣获东京日剧赏的最佳新人奖,并于同年被日经流行评选为“ことしの颜”,意为“年度面孔”,体现了其急速上升的人气与影响力。2月21日,他参与拍摄的电影《前路漫漫》在日本正式首映。4月16日,由他主演的电视剧《BOSS》在日本电视台首播。7月13日,他参演的另一部电视剧《零秒出手》也于日本播出。2010年3月5日,凭借在电影《红线》中的精彩表现,沟端淳平获得了日剧学院赏的优秀新人奖。4月18日,他主演的电影《新参者》在日本上映。8月21日,他与女演员相武纱季共同主演的电影《脖子造怪机》在日本首映。9月11日,由他主演的电影《跃舞之夏》上映,值得注意的是,《跃舞之夏》是他首次单独担当主演的电影作品。2011年4月1日,他主演的电影《高校新人》在日本上映。4月14日,他参与拍摄的电视剧《BOSS2》在日本首播。4月15日,他首次尝试声优工作,参与配音的动画电影《名侦探柯南 给工藤新一的挑战书~怪鸟传说之谜~》在日本上映。5月28日,他凭借在电影《跃舞之夏》中的演出,荣获第20届日本评论家电影大奖的最佳新人男演员奖。7月7日,由他主演并在剧中饰演工藤新一一角的电视剧《名侦探柯南》在日本首播。10月13日,他主演的电视剧《蜜之味》在日本开播,剧中他饰演一位对由荣仓奈奈扮演的直子抱有好感的医科大学同学。10月28日,他与阿部宽、新垣结衣、黑木明纱等共同主演的电影《剧场版新参者:麒麟之翼》在日本上映,他在片中饰演松宫修平。2012年9月30日,他与渡部笃郎、长谷川京子、赤井英和联袂主演的电视电影《危险的斜面》在日本播出。11月13日,他参演了由妻夫木聪、沈昌珉、西田敏行等主演的电影《抱着黄金飞翔》,在片中饰演北川的弟弟“春树”一角。2013年,他凭借在电影《拥抱黄金飞翔》中对北川春树一角的出色诠释,获得了第27届高崎电影节最优秀助演男优赏,即最佳男配角奖。2015年,沟端淳平进军国际配音领域,为漫威英雄电影《蚁人》担任了日语版配音工作。2016年,他参演了TBS电视台于6月7日播出的短篇集锦特别剧《三个城市的物语》。同年,他还主演了怀旧动画《破里拳Polimar》的真人电影版。2018年1月27日,他出演的由阿部宽主演的电影《祈祷落幕时》正式上映。2019年6月1日,由他主演的富士电视台东海台剧集《假面同窗会》开播。2021年1月,他出演了由绫濑遥主演的电视剧《天国与地狱》。2022年1月14日,他参演的电视剧《爱的谎言~温柔的黑暗~》播出。同年,他还参演了作品《Gossip #她想知道的真正的○○》。10月20日,他参演的电视剧《姐妹》播出。2023年1月8日,由他主演的NHK大河剧《怎么办家康》隆重开播。3月19日,他出演的电视剧《你与世界终结的日子》第四季播出。4月,电视剧《你与世界终结的日子第五季》正式官宣演员阵容,沟端淳平确定参演其中;8月6日,他参演的电视剧《你是星期几出生的》播出。2024年1月13日,他参演的电视剧《24小时恋爱警卫》播出。2月9日,他参演的剧集《你与世界终结的日子》第五季在流媒体平台上线。10月22日,他参演的十月朝日台火九档电视剧《民王R》播出。2025年1月10日,他参演的电影《366日》上映。1月14日,他参演的电视剧《小圆26岁、在做实习医生!》播出。7月1日,他参演的电视节目《我与你同在的理由~造访关岛的三组男女的一周~》播出;7月5日,他参演的电视剧《复仇间谍》也紧随其后播出。
2025年1月1日,沟端淳平宣布与非艺人女性结婚。
无论是在工作还是个人情感方面,沟端淳平都展现出十足的干劲与热情。他待人亲切友善,这种温和的性格使他广受周围人的喜爱,而这份良好性格的养成,很大程度上得益于家人以及身边充满关爱与支持的环境。早在2007年,沟端淳平就曾在作品《花样少男少女》中有过短暂的客串演出,虽然戏份不多,却为他积累了早期的表演经验。然而,他真正在演艺界崭露头角、获得广泛关注,还要追溯到2008年上映的两部重要电影《跳水男孩》和《赤线》。尤其是其中一部名为《赤线》的纯爱电影,它与《恋空》同样改编自当时流行的手机小说,这部电影的成功不仅提升了沟端淳平的知名度,更为他赢得了2010年日本电影学院奖的优秀新人奖,标志着其演艺事业的一个重要里程碑。此后,沟端淳平陆续参与了日剧《新参者》和《BOSS》这两部热门系列作品的拍摄,进一步巩固了他在电视领域的人气。而他在真人版《名侦探柯南》中饰演主角工藤新一一角,则将他推向了舆论的中心,引发了诸多讨论与争议,成为其职业生涯中一个备受关注的节点。从2013年的发展状况来看,当时24岁的沟端淳平在演技方面仍给人留下略显青涩、功底不够深厚的印象,尚未能通过一部具有广泛影响力、足以被称为代表的主演作品,来充分证明自己在表演上的真正实力与潜力。