2001年8月1日，小泉孝太郎通过经纪人宣布，他已下定决心要进入娱乐圈，实现自己当演员的梦想。

刚踏进演艺圈不久后，小泉孝太郎就接演了富士电视台推出的电视连续剧《初体验》，水野美纪是他的“戏剧初体验”拍档，小泉孝太郎饰演兽医弟弟。

2009年5月19日，小泉孝太郎将主演电视剧《恋爱电话中心》，小泉孝太郎饰演的商界精英因为一次意外调到了地方的电视购物中心担任问题解决班主管。

2010年12月11~13日，小泉孝太郎和东京电视台女主播大桥未步一起，担任在东京电视台播出的《柔道冠军赛东京2010》的主持人。

2008年，在朝日电视台《热斗甲子园》中担任旁白。小泉孝太郎与福田沙纪合作《秘密关系~老师是同居人~》，饰演高中老师直树。

2013年7月8日，主演的TBS电视台夏季剧《无名之毒》开播，饰演的主人公杉村三郎。7月7日，其主演的电视剧《彼得的葬礼》播出。

2014年，担任动画电影《超能陆战队》日本版配音工作，为主人公滨田广的哥哥滨田正配音，这是他首次担任声优。

2015年，主演WOWOW电视台于7月播出的《死之脏器》，在剧中他将首次挑战记者角色，并与饰演医生的前辈武田铁矢首次共演。同年，出演TBS剧集《下町火箭》，剧中小泉孝太郎将首次挑战反派角色，出演主角阿部宽所在街道工厂的强敌。

2016年，主演东京电视台电视剧《警视厅零系：生活安全科万能咨询室》，饰演一名不懂人情世故的刑警小早川冬彦，这也是他首次主演刑警角色。10月，出演的富士台日剧《Chef~三星级营养午餐~》开播，再次挑战反派，成为主演天海佑希饰演的天才主厨的敌人，银座有名的法式餐厅老板筱田章吾。

2018年，主演东京电视台日剧《警视厅零系：生活安全科万能咨询室》第三季。出演9月23日开播日剧《真犯人》，饰演日下悟。

2019年1月，出演的《傲骨贤妻》播出。2月1日，参演的电影《七个会议》上映。

小泉孝太郎是前日本首相小泉纯一郎的长子。小泉孝太郎的女友从事美容行业，该女友是前经友人介绍后认识的，两人关系稳定，并已带女友见家长，之前曾与女星菊川怜及银座陪酒女郎传出绯闻。

小泉孝太郎自2001年出道以来在演艺圈内的口碑一直不错，一直以认真、有涵养、懂礼貌而著称。尊贵的身份、俊朗的形象，不用任何特别的宣传包装，就已经是一个十足的明星了。

小泉孝太郎出道以来很少有绯闻，是一个很低调的人，虽然出生名门，但是进入娱乐圈完全没有依靠爸爸，靠着自己的努力和演技获得了好评，并且从小配角开始做起直到后来担任主演。

孝太郎本身在演艺圈有自己固定的节目，演技又颇受好评，作为嘉宾参加的综艺节目又受到主妇们的追捧。