Murilo estreou na TV em 1993, com apenas 21 anos, na novela Fera Ferida, no papel de Fabrício.

Em 1995, o ator interpretou o caipira Juca Cipó, em Irmãos Coragem.

Entre 1995 e 1997 ele adotou um look bem cabeludo para interpretar Chico em A comédia da vida privada.

A mudança foi radical para a novela Por amor, onde foi filho da vilã da trama e viveu o papel de Leonardo de Barros Mota, na história ele se casava com a personagem de Carolina Dieckmann. Neste mesmo ano, o ator começou o seu relacionamento com a atriz Carolina Ferraz, que era sua irmã na ficção.

Em 1999, ele viveu o papel de Lucinho, o chefe do tráfico no filme Orfeu, onde contracenou com Toni Garrido.

Criado pelo padre Ouvídio na novela Meu Bem Querer, em 1998 Murilo viveu o órfão Antônio Mourão. Durante as gravações, o ator começou um relacionamento com a atriz Alessandra Negrini, com quem teve Antônio, seu primeiro filho, mas terminaram antes da criança completar 1 ano.

Em 2000 ele foi o terrível vilão Cristovão Rocha na novela Esplendor.

No final do ano de 2001, Murilo viveu três papéis diferentes na novela O Clone: Lucas, o seu irmão gêmeo Diogo, e o seu clone Léo. Na novela, ele conheceu Giovanna Antonelli, com quem começou um relacionamento.

Na novela América, Murilo interpretou Tião, que teve um relacionamento conturbado com Sol, interpretada por Débora Secco.

Arthur, em Pé na Jaca, acaba sendo preso! Já na vida pessoal, Murilo começou a namorar com Guilhermina Guinle.

Quando namorava da atriz Débora Falabela os dois contracenaram na novela Avenida Brasil.

Dois anos depois ele fez Amores Roubados, quando deu vida ao Jaime Favais.

No mesmo ano, ainda fez parte de Geração Brasil como Jonas Marra.

Dois anos mais tarde foi a vez de fazer parte da série Nada Será Como Antes, quando atuou novamente com Débora Falabela. Na trama, ele viveu Saulo Ribeiro.

Se Eu Fechar os Olhos Agora foi outra produção que contou com Murilo no elenco, agora dando vida ao Adriano Marques Torres.

Antes da pandemia do novo coronavírus começar ele atuou em Amor de Mãe, tendo interpretado Raul Camargo. No meio da trama, no entanto, tudo precisou ser paralisado e ela só chegou ao fim em 2021.

Agora no remake de Pantanal ele vive Tenório - e tem chamado a atenção do público.