1988年4月11日大阪府に生まれる。

小学校3年生より野球を始める。
中学生3年生の時に日本代表メンバーに選出され、ボーイズリーグ世界大会で優勝、MVPに選ばれた。
PL学園高等学校に進学し、寮生活を送りながら野球に専念する。

1年生の時に甲子園に出場し、登板する。
3年生の春、甲子園選抜大会でベスト4入りを果たす。
卒業後、高校生ドラフトで広島東洋カープから一位指名される。

プロ2年目で初めて一軍に上がり、6月に初勝利。
2010年初めての開幕投手を務めると、その年史上最年少、球団史上初となるセリーグ投手三冠のタイトルを獲得する。その年沢村賞も獲得する。

2012年ノーヒットノーランを達成
2013年　WBC日本代表メンバーに選出され、大会ベストナインに選ばれた。
2015年2回目の沢村賞に選ばれる。
2016年ポスティングによりメジャーリーグ　ロサンゼルスドジャースへ移籍
2020年 ミネソタツインズへトレードにより移籍。
2024年 デトロイトタイガースへFAにより移籍。

タイトル
- NPB -
最多勝利：2回 （2010年、2015年）
最優秀防御率：3回 （2010年、2012年、2013年）
最多奪三振：2回 （2010年、2011年）

表彰
- NPB -
沢村栄治賞：2回 （2010年、2015年）
ベストナイン：3回 （投手部門：2010年、2013年、2015年）
ゴールデングラブ賞：5回 （投手部門：2010年、2012年 - 2015年）
最優秀投手：1回 （2010年）
月間MVP：2回 （投手部門：2010年5月、2012年6月）
最優秀バッテリー賞：2回 （2010年 捕手：石原慶幸、2013年 捕手：石原慶幸）
JA全農Go・Go賞：1回 （最多奪三振賞：2011年6月）
「ジョージア魂」賞選考委員特別賞：1回 （2012年）
「ジョージア魂」賞：2回 （2012年度第1回、2013年度第12回）
オールスターゲームMVP：1回 （2012年第2戦）
オールスターゲーム敢闘選手賞：1回 （2014年第1戦）
オールスターゲーム・ベストピッチャー賞：1回 （2010年第1戦）
- MLB -
Topps ルーキーオールスターチーム（英語版） （右投手部門：2016年）
オールMLBチーム セカンドチーム先発投手：1回（2020年）
日本代表
WBCベストナイン：1回 （投手部門：2013年）
その他
スーパーベースボール賞 （2010年)
報知プロスポーツ大賞：1回 （2010年）
夢 希望 感動忠岡大賞 （2011年）
速玉賞 （2014年）