牛北壬出生于河北省承德市，他家住在避暑山庄的德汇门的门口 。牛北壬从小就学体育，他大学就读于中央戏剧学院表演系 。大学毕业后，牛北壬先后做过小学体育老师、男模、副导演 。
2007年，出演黄海波、王媛可、杨志刚主演的刑侦悬疑剧《追》，在剧中饰演大个，这是他的首部电视剧作品 ；之后，他一直跟随导演郭靖宇，并担任剧组副导演 。
2009年，与王志飞、王晓娟、杨志刚合作主演悬疑谍战剧《秘密图纸》，在剧中饰演男主角陈亮的部下牛壮壮。
2010年，与朱亚文、伊莉莎、岳跃合作主演近代革命剧《我的娜塔莎》，在剧中饰演牛黄金 ；随后，与陈数、巍子、张少华合作主演革命抗日剧《铁梨花》，在剧中饰演五当家 ；同年，与黄海波、杨志刚、陈数合作主演抗战剧《将·军》，在剧中饰演男主角许大胆的平民兄弟高鹏举。
2011年，与王珞丹、杨志刚、刘威合作主演军旅剧《红娘子》，在剧中饰演女主角王小红的红军战友许挺 ；同年，搭档田小洁出演了潘智欣执导的微电影《代驾》，在片中饰演酒气熏天的司机贾治国 。
2012年，与巍子、岳丽娜、黑子、杨志刚合作主演抗日剧《打狗棍》，在剧中饰演男主角戴天理的好兄弟巴瑞德 。2013年，与黄觉、刘芊含、巍子合作主演年代抗战剧《英雄祭》，在剧中饰演有情有义的杀手薛立峰 ；同年，与于毅、刘智扬、肖茵合作主演悬疑灵异网络剧《灵魂摆渡》，在剧中饰演王小亚的高中同学胡明。
2014年，与杨志刚、杨紫、王奎荣合作主演抗战传奇剧《大秧歌》，在剧中饰演老实憨厚的赵大橹 ；随后，与杨志刚、于毅、张少华合作主演年代抗战剧《勇敢的心》，在剧中饰演男主角霍啸林的跟班冯大眼珠子 。
2015年4月，参加内蒙古卫视明星访谈类节目《马兰花开》的录制 ；同年，与富大龙、岳丽娜、刘芊含合作主演清宫传奇剧《大清江山之龙胆花》，在剧中饰演扎克汉 。
2016年，出演陈健执导的谍战剧《守旺那小子》，在剧中饰演好打不平、孤傲高冷的“生铁佛”刘念北 ；同年，与岳丽娜、于毅、张少华合作主演年代剧《娘道》，在剧中饰演父母早亡、从小跟戏班浪荡江湖的“晁家班”大师兄晁天宝 。2018年10月，参演由郭靖宇担任总导演的电视剧《小娘惹》 。
2021年，参演电视剧《勇敢的心2》。