1994年1月13日生まれ(31歳)、大阪府大阪市城東区放出出身、高校時代に大阪府大東市に転居。
デビュー：2007.01.02
デビュー曲：Missing Piece（2012.10.31）
なかやまゆうま。ジャニーズ事務所所属。3人兄弟。1歳上の姉はタレントの山田菜々（本名＆旧芸名：中山菜々。「SI☆NA」、「NMB48」の元メンバー）、8歳下の妹は「NMB48」の山田寿々（本名：中山寿々）。
[関連ソロ・ユニット]
小学校1年生の時から軟式野球のチームに所属し、二塁手を務める。
2004年夏、姉がジャニーズ事務所の野球大会「Jスポーツ2004 EAST VS WEST BASEBALL GAME in OSAKA DOME」（同年9月11日に大阪ドームで開催）の選手選考に優馬の履歴書を送って応募し、オーディションに合格して大会に出場。しかしこの時点ではまだ事務所入りはせず。
2年後にジャニーズ事務所から連絡があり、2006年10月8日に再度オーディションを受け、12歳でジャニーズ事務所に入所。以降、関西ジャニーズJr.として活動。
2008年4月、テレビドラマ『バッテリー』で、ドラマ初出演にして初主演をつとめる。
2009年6月4日、中山を中心としたメンバー5人で「中山優馬w/B.I.Shadow」を結成することが発表される。3日後の6月7日には、その中山優馬w/B.I.ShadowにHey! Say! JUMPの山田涼介、知念侑李を加えた計7名のメンバーで、『女子バレーボール ワールドグランプリ 2009』の期間限定スペシャルサポーターユニット「NYC boys」を結成することが追加で発表された。
同年10月19日、森本慎太郎とともにベルギー・フランダース政府観光局友好大使に就任。
2010年1月1日、「NYC boys boys」が期間限定ユニットから正式ユニットに昇格したことが発表されたが、同年3月2日に、中山、山田、知念の3名だけで「NYC」が新たに結成されたため、「NYC boys boys」の活動は無くなった。
2012年2月、駒澤大学に合格したことを発表。4月に入学後、一人暮らしを始めて料理もしていることを取材に対し語る。（その後、1年生の3月に中退）
同年10月、シングル『Missing Piece』でソロデビュー。
2013年5月、シアタークリエにて行われた『Live House ジャニーズ銀座』で自身初のソロ公演が行われた。同年9月、駒澤大学を3月に中退していたことを明かし、理由について「心境の変化」や「英語の勉強」を挙げた。
2015年、初ソロツアー『歌おうぜ！踊ろうぜ！YOLOぜ！Tour』を開催。同年8月に舞台『ドリアン・グレイの肖像』で初単独主演を務める。翌2016年には映画『ホーンテッド・キャンパス』で初主演を務め、同作品の主題歌『Feeling Me Softly』も担当した。
2018年、主演ドラマ『北斗 ～ある殺人者の回心～』がバンフ・ワールド・メディア・フェスティバル、ロッキー賞のDrama Series：Non-English Language部門を受賞。
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