2000年、東京藝術大学音楽学部声楽科在学中に、ミュージカル「エリザベート」の皇太子ルドルフ役でデビュー。伸びやかなテノールが評判を呼び、歌唱力と存在感を武器に、数々のミュージカルや舞台で活躍する。2013年第20回読売演劇大賞優秀男優賞、第63回芸術選奨文部科学大臣新人賞受賞。2014年StarS（井上芳雄、浦井健治、山崎育三郎）で第5回岩谷時子賞奨励賞受賞。2015年第36回松尾芸能賞優秀賞受賞。近年はテレビ出演も増えており、ドラマでは、2015年NHK「経世済民の男」、WOWOW連続ドラマW「海に降る」、2016年TBS「わたしを離さないで」、2017年NHK大河ドラマ「おんな城主　直虎」、WOWOWオリジナルミュージカルコメディ 福田雄一×井上芳雄「グリーン＆ブラックス」、TBS「小さな巨人」、2020年「半沢直樹」に出演。2017年4月よりBS-TBS「美しい日本に出会う旅」ナレーションも務める。TBSラジオ「井上芳雄 by MYSELF」レギュラー放送中。2017年10月4日初のシングルCD「風のオリヴァストロ」、2018年7月アルバム『幸せのピース』、2020年6月クミコと共演のシングル「小さな手／きずな」をリリース。