Negli anni 2010, diviene uno degli attori più popolari in Giappone, per le sue interpretazioni nelle serie TV di successo: General Rouge no Gaisen, Strawberry Night, Yae's Sakura e MOZU.[2] Nel 2011, Nishijima ha il suo primo ruolo da protagonista al fianco di Kim Tae-hee nella serie televisiva Boku to Star no 99 Nichi, una commedia romanticadrammatica sulla storia d'amore tra un'attrice e la sua guardia del corpo.[3] Nel film di Amir Naderi del 2011 Cut, interpreta il ruolo del protagonista, descritto da Chris Cabin di Slant Magazine come "il cinefilo più convincentemente pretenzioso e frustrato che sia mai stato ritratto su pellicola".[4] La sua performance riceve le lodi di Dan Fainaru di Screen International come "dolorosamente memorabile".[5] Nel 2017, è il primo uomo giapponese a sfilare per Made-to-Measure di Giorgio Armani.[6] Viene nominato per il premio al miglior attore non protagonista agli Awards of the Japanese Academy nel 2019 per la sua performance in Samurai's Promise.[7] Nel 2019, recita nella serie TVWhat Did You Eat Yesterday?, un dramma sulla vita quotidiana di una coppia gay di mezza età. Il dramma è molto popolare e viene trasposto in un film di successo.[8]
Nel 2021, recita nel film Drive My Car di Ryusuke Hamaguchi. La sua performance è acclamata dalla critica. Il New York Times lo seleziona come uno dei "Great Performers / The Best Actors of 2021".[9] Vince il National Society of Film Critics Award,[10] il Boston Film Critics Circle Award[11] e il Japan Academy Award[12] al miglior attore protagonista. Appare anche in Canary di Akihiko Shiota e Loft di Kiyoshi Kurosawa.[13] Nel 2022, Nishijima ha interpretato il ruolo di Kotaro Minami nel remake di Kamen Rider Black del 1987 intitolato Kamen Rider Black Sun.