日本でモデルとして活動を始めたが、2003年に出演したダンキンドーナツのCMの評価が高く、約1年後に大韓民国の事務所から誘いを受ける。以降、現代自動車、KTFオリンパス、SKテレコムなどのCMに出演した。CMでの人気を受けて、2006年からシチュエーション・コメディ番組『ソウルメイト（韓国語版）』に役を得て出演するようになった。以降、大谷は韓国で俳優として活動し、『家に帰る道（韓国語版）』、『ボクヒ姉さん（韓国語版）』、『ヒーロー（韓国語版）』、『追跡者 THE CHASER（韓国語版）』など韓国ドラマ作品や、大ヒット作となった映画『神弓-KAMIYUMI-』、『バトル・オーシャン 海上決戦』への出演が続いた。『朝鮮ガンマン（韓国語版）』で韓国ドラマアワード2014グローバル俳優賞を受賞している。 2016年より日本での活動を開始し、フジテレビ系テレビドラマ『ラヴソング』で日本のテレビドラマに初出演。
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