1987年12月18日，古川雄辉出生于东京，7岁时和家人搬到加拿大多伦多，16岁只身到美国纽约，在庆应义塾纽约学院入读高中。19岁回到日本，考入日本排名第三的名校庆应义塾大学理工学部。2009年被选为庆应先生，2010年3月在“Horipro50周年校园新星选拔”中获得评委会特别奖，之后与Horipro签约，从而进入演艺界。
2011年4月，因出演电影《高校新人》正式出道，饰演影片中朝丘唯。4月，参演电视剧《明日香工高进行曲》，饰演岸哲郎。7月，首次主演电影《型男鼓手》，片中饰演男一号启太；主演恐怖电影《富夫》，饰演主角富夫；与竹富圣花共同出演电视剧《隔壁的小恶魔》，饰演片中HIROKI；10月，在西岛秀俊主演的电视剧《我和明星的99日》中，饰演夏目纯吉。
2012年1月，参演电影《机器人大爷》，饰演片中清水雅广；参演电影《missboys！part2》，饰演东修一；参演电影《トリハダ-剧场版-》，饰演山本孝史。同年10月，参演和久井映见主演电视剧《Bittersugar》，饰演川崎ジュン；参演电视剧《富贵男与贫穷女》，饰演久贺友纪。
2013年3月，与未来穗香共同主演电视剧《一吻定情?LoveinTOKYO》，饰演入江直树；6月，参演电视剧《八重之樱》，饰演小崎弘道；10月，在冈田将生主演的电影《纯净脆弱的心》中，饰演小峰清正；同年加盟川口春奈主演的电视剧《丈夫的女朋友》，饰演石黑靖。
2014年6月，参演电视剧中国版"世界奇妙物语“《不可思议的夏天》，饰演片中本多京一；9月，参演电视剧《一吻定情2》，饰演入江直树。
2015年5月，参演电影《恋爱中毒大作战》，饰演“年下男”早乙女亮一。9月，富士台秋季月九剧集《朝五晚九》追加卡司，古川雄辉饰演从学生时代就开始单恋女主角樱庭润子的精英白领三岛聪。接演舞台剧日版《伊尼什曼岛的瘸子》并在其中饰演主角比利。
2016年，主演日韩合拍电影《风の色》，片中一人分饰二角，分别饰演西邑凉和村山隆；同年4月23日，参演由同名戏剧改编的电影《太阳》在日本上映。参演《笑对阴天》的真人电影版。
2017年，主演真人版电视剧《只有我不存在的城市》；同年8月，主演漫改日剧《重要参考人侦探》，饰演藤马。
2018年1月26日，主演的电影《风之颜色》在日本上映；4月27日，出演由土屋太凤和菅田将晖共同主演的漫改电影《邻座的怪同学》在日本上映。同年，出演爱情剧《爱情重跑》，在剧中扮演町田翔平。
2019年，出演2月18日开播的AbemaTV日剧《一页之恋》。主演WOWOW十月开播的剧集《恶的波动杀人分析班衍生剧》。
2019年6月23日，古川雄辉公布已经与一直在交往的圈外女性结婚的事实，女方已经怀孕，预产期在秋天。
2019年10月11日，古川雄辉在微博上宣布女儿出生的好消息！微博翻译内容为：“致所有粉丝，这次，请允许我报告大女儿已经平安出生的事。托您的福，母亲和孩子都很健康。我衷心感谢所有支持我的粉丝。今后我也会以演员的身份继续努力，请大家多多支持！”
选拔奖
演员奖
凭2013版《一吻定情》，古川雄辉在海外知名度急剧上升，相信在不久的将来他能够“反向输入”，在日本本土也大展宏图。
2013年因《一吻定情》被观众拜为“现实版入江直树”的古川雄辉，凭借高富帅背景和温润美好的声音俘获了大批中国粉丝芳心，成为新一代男神。