Накаяма Масэй - из актёрской семьи, третий ребенок актера Митамура Кунихико и его жены актрисы Накаяма Мари. Его старший брат Митамура Шун тоже стал актером.
После развода родителей в 1999 году Масэй некоторое время жил с матерью. Занимался кэндо с самого детства, что и помогло ему начать творческую карьеру - для фильма был нужен школьник, владеющий кэндо. Масэй прошел прослушивание и в 2004 году дебютировал в фильме "Сэнсей Локомотив".
В 2005 году он играл в дораме "Kamen Rider Hibiki", это была его первая работа в дорамах для телевидения в жанре токусацу.
В августе 2006 года он дебютировал как театральный актёр в мюзикле "Принц тенниса" в роли Инуи Садахару.
В июне 2007 года он стал одним из семи членов группы "PureBOYS", вместе с тенимю-коллегами Минами Кентаро и Такигучи Юкихиро. Вышел из состава группы в марте 2008 года.
Театральная карьера развивалась неспешно, поэтому большая часть ролей Масэя - в кино и дорамах.
В 2012 году снялся в фильме "Ano sora no ao", в котором работал вместе со своим отцом, причем играли они тоже отца и сына, а в 2014 году Масэй получил свою первую главную роль в фильме "Гаро" (и последующих фильмах серии).