1993年5月9日生まれ、東京都出身。Hey! Say! JUMPとして2007年に「Ultra Music Power」でCDデビュー。2008年には「スクラップ・ティーチャー~教師再生~」(日本テレビ)で連続ドラマ初主演。2015年3月21日公開の主演映画『暗殺教室』では、「第39回日本アカデミー賞」で「新人俳優賞」を受賞した。その後もドラマ「カインとアベル」(フジテレビ/2016)「セミオトコ」(テレビ朝日/2019)「王様に捧ぐ薬指」(TBS/2023)、映画「鋼の錬金術師」シリーズ(2017・2022)など数々の話題作に出演している。「ビリオン×スクール」は、山田にとって「地獄先生ぬ~べ~」(日本テレビ/2014年)以来、約10年ぶりの学園ドラマとなる。