2005年7月，通过D-BOYS甄选，获得第2回D-BOYS AUDITION亚军，同年12月加入D-BOYS 。2006年8月，在网球王子舞台剧中扮演菊丸英二 。2006年9月7日至2008年3月28日担任东京电视台《おはスタ》木曜日主持人 。2007年4月，主演电视剧《HAPPY BOYS》 。9月10日，在少年JUMP增刊《ONE PIECE十周年特集ORENGE》中饰演路飞。2008年1月，在假面骑士系列第9部作品《假面骑士KIVA》中，濑户康史主演红渡一角 ，同时他又在电视剧版的《恋空》中主演“樱井弘树”这一角色 ，是首位在同一时段期间既能主演播出中的特摄剧又可以在黄金时段主演电视连续剧的双料男主。同年，担任限定组合“TETRA-FANG”的主唱 。2009年，参演咒怨十周年纪念作《咒怨：黑少女》 。3月，与五十岚隼士、中村优一、荒木宏文结成DB特别组合“SUPER D-BOYS”。5月9日在大阪新阪急ホテル举办了首次个人TALK SHOW。7月4日，D-BOYS的首个冠名番组《D-BOYS BE AMBITIOUS》在东京电视台开始播出，濑户康史任主播之一，除了电视以外，还有电台和ameba pigg联动，三方同步进行。12月1日 ，所在组合D☆DATE发行第一张CD《あと1cmのミライ》，正式CD出道 ，出道单曲《あと1cmのミライ》在日本公信榜榜单上取得周榜第7位。 2011年，发行第一本个人学年历，为D-BOYS组合中第一位发行个人学年历的成员。1月，出演大河剧《江·公主们的战国》中战国美少年森兰丸一角，初次挑战时代剧 。3月19日，濑户康史主演根据手机小说改编电影《心动舞台（Run way☆Beat）》公映 ，濑户康史扮演的是拥有超凡时尚触感、能影响周围的主人公 。6月，出演小说改编的电影《如果高中棒球的女经理人读过杜拉克的管理学的话》 ，并且还出演了由FUNKY MONKEY BABY所演唱的同名主题曲的PV。10月8日开始主持NHK节目《グレーテルのかまど》 。2012年1月，参演电视剧《青少年法庭》，搭档刚力彩芽，饰演与其一起面对同龄人的犯罪案件的高中生高田三郎 。5月，主演恐怖题材电影《贞子3D》 。9月，参演电视剧《熟睡美人》，演绎了一位王子的酒店行业富二代与一名46岁的熟龄家庭主妇坠入爱河的故事 。2013年，根据小说《我的朋友很少》改编的真人版电影于2月11日搬上大荧幕，濑户康史饰演男主角羽濑川小鹰 。7月，加盟电视剧《齐藤太太2》饰演小学班主任小杉大造 。11月，主演漫画改编的真人电影《审判》上映，濑户康史扮演拥有强烈正义感、由于发生过伤人事件而背负黑暗过去的“愤怒”狼 。9月，主演恐怖题材系列电影的续集《贞子3D2》 。2014年，在10月19日首播的电视剧《股价暴跌》中饰演犬鸣黄 。2015年4月，参演电视剧《Mother Game~她们的阶级~》 。同年，在4月18日播出的朝日台特别SP《开膛手杰克的自白》中，饰演古手川和也 。7月，参演电视剧《年龄歧视》 。9月，主演电影《合葬》上映，饰演德川幕府终期护卫队成员吉森柾之助 。