岡山県倉敷市にて二卵性双生児の弟として生まれ、父親の転勤に伴い、10歳までの間に神戸、横浜、千葉と移り住む。

大学2年に在学中の1993年（平成5年）、ファッション雑誌『メンズノンノ』（集英社）のモデルに自薦応募した。最終審査で落選したものの、芸能事務所の目に留まり、同4年在学中の1995年（平成7年）、映画 『花より男子』（東映版）の花沢類役で俳優デビュー

1999年7月7日にシングル「世界の果て〜the end of the world〜」でCDデビューした。

1998年、NHK大河ドラマ『徳川慶喜』で慶喜の側近・村田新三郎役に抜擢

9年の交際を経て、所属していた大学のサークルで知り合った6歳年下の一般女性

藤木さんが所属していた早稲田大学のサークルに、女子大に通っていた奥さんが入部してきたことがきっかけ

１年浪人した藤木さんは４年生、奥さんは１年生。当時は学業優先で芸能活動もそれほど本格的ではなかったというので、素の「藤木直人」として出会っての交際。

「早朝のゴミ出しはいつも藤木さんがしてますよ。お子さんの学校の送り迎えも、仕事のない日は必ず藤木さんがやっています」

「休みの日は、家の前で2人のお子さんとよくキャッチボールをしてますよ。藤木さんも子供たちと一緒にキャッキャと大はしゃぎで…。この前は、近所のゲームセンターで、子供と一緒にクレーンゲームで遊んでいました」

「いつもカートには、子供が好きそうなお菓子がたくさん入っているんです」