明治大学農学部生命科学在学中、遺伝子工学を専攻。04年にある研究で、第29回 国際動物遺伝学会議の「ベストポスターアワード」を向井を含めた数名の研究メンバーで受賞したのだ、
そのままいけば、日本の将来を背負うような研究者になっていた可能性があったが、学生時代に都心でバーテンダーのアルバイトをしていたところ、そのイケメンぶりが現在の所属事務所の社員の目に留まってスカウトされ芸能界入り。06年にデビューした。
しかし、なかなか芽が出ず、注目されたのは08年に黒木瞳演じる主人公の夫役を演じたNHKドラマ「ママさんバレーでつかまえて」。翌09年には日本テレビ系の深夜ドラマ「傍聴マニア09〜裁判長!ここは懲役4年でどうすか〜」で連ドラ初主演を果たし、10年9月から放送されたNHK連続テレビ小説「ゲゲゲの女房」で一躍知名度が全国区になった。
プライベートでは同じ大学だった女優の原田夏希との交際を経て、現在は国仲涼子との同棲が報じられている。
「以前は報道陣への態度が悪く、国仲の交際も一度は否定したが、最近は関係が安定していることもあってかかなり穏やかに。今年中のゴールインが濃厚」(芸能記者)
アイドルではないだけに、結婚してもファンが離れることはなさそうだが…。