牛北壬出生于河北省承德市，他家住在避暑山莊的德匯門的門口 。牛北壬從小就學體育，他大學就讀于中央戲劇學院表演系 。大學畢業后，牛北壬先后做過小學體育老師、男模、副導演 。

2005年，與郭帥、董宜兵、喬涵合作主演史詩音樂舞臺劇《教育就是興國》，在劇中飾演青年時期的毛澤東 。

2007年，出演黃海波、王媛可、楊志剛主演的刑偵懸疑劇《追》，在劇中飾演大個，這是他的首部電視劇作品 ；之后，他一直跟隨導演郭靖宇，并擔任劇組副導演 。

2009年，與王志飛、王曉娟、楊志剛合作主演懸疑諜戰劇《秘密圖紙》，在劇中飾演男主角陳亮的部下牛壯壯。

2010年，與朱亞文、伊莉莎、岳躍合作主演近代革命劇《我的娜塔莎》，在劇中飾演牛黃金 ；隨后，與陳數、巍子、張少華合作主演革命抗日劇《鐵梨花》，在劇中飾演五當家 ；同年，與黃海波、楊志剛、陳數合作主演抗戰劇《將·軍》，在劇中飾演男主角許大膽的平民兄弟高鵬舉。

2011年，與王珞丹、楊志剛、劉威合作主演軍旅劇《紅娘子》，在劇中飾演女主角王小紅的紅軍戰友許挺 ；同年，搭檔田小潔出演了潘智欣執導的微電影《代駕》，在片中飾演酒氣熏天的司機賈治國 。

2012年，與巍子、岳麗娜、黑子、楊志剛合作主演抗日劇《打狗棍》，在劇中飾演男主角戴天理的好兄弟巴瑞德 。

2013年，與黃覺、劉芊含、巍子合作主演年代抗戰劇《英雄祭》，在劇中飾演有情有義的殺手薛立峰 ；同年，與于毅、劉智揚、肖茵合作主演懸疑靈異網絡劇《靈魂擺渡》，在劇中飾演王小亞的高中同學胡明。

2014年，與楊志剛、楊紫、王奎榮合作主演抗戰傳奇劇《大秧歌》，在劇中飾演老實憨厚的趙大櫓 ；隨后，與楊志剛、于毅、張少華合作主演年代抗戰劇《勇敢的心》，在劇中飾演男主角霍嘯林的跟班馮大眼珠子 。

2015年4月，參加內蒙古衛視明星訪談類節目《馬蘭花開》的錄制 ；同年，與富大龍、岳麗娜、劉芊含合作主演清宮傳奇劇《大清江山之龍膽花》，在劇中飾演扎克漢 。

2016年，出演陳健執導的諜戰劇《守旺那小子》，在劇中飾演好打不平、孤傲高冷的“生鐵佛”劉念北 ；同年，與岳麗娜、于毅、張少華合作主演年代劇《娘道》，在劇中飾演父母早亡、從小跟戲班浪蕩江湖的“晁家班”大師兄晁天寶 。2018年10月，參演由郭靖宇擔任總導演的電視劇《小娘惹》 。

2021年，參演電視劇《勇敢的心2》。

牛北壬擁有俊朗、硬氣的外形，他的舉手投足間透著一股硬漢的霸氣。牛北壬自身的底子很不錯，他將《打狗棍》中巴瑞德與惡霸那圖魯的恩怨演繹的十分真實（騰訊評） 。

牛北壬將《英雄祭》中薛立峰的有情有義、短暫悲壯卻又充滿熱血真情的一生演繹的淋漓盡致（搜狐評） 。

牛北壬被稱作為“承德小南門影帝”，他的長相比較正，而他多數出演的角色都是硬漢角色。牛北壬在《我的娜塔莎》中，將老年人走路時的體態、說話的神態語氣以及老年人的眼神，真正做到了形似神似，把牛黃金的老年戲發揮的相當出彩（網易評） 。

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