2001年，参加《nicola》模特比赛并获得最优秀奖。2005年，出演了电视连续剧《我的老板，我的英雄》、《龙樱》等。2006年，出版第一本写真集《水漾青春》。2007年从日出高等学校毕业后专注于演艺圈发展。同年出演电视剧《父女七日变》，发表个人首张音乐专辑《天空》（《そら》）。2007年，因主演电影《恋空》而知名度大增，并接连获得各种电影新人奖项。2010年，与生田斗真主演电影《花水木》。2012年，与堺雅人主演电视剧《Legal High》。2014年，与向井理、绫野刚主演电视剧《S最后的警官》。
据台湾媒体报道，日本女星新垣结衣11日迎接31岁生日，庆生照透过经纪公司公开，吸引大批网友祝福兼收图。她2017年主演《月薪娇妻》，被粉丝昵称称“我老婆”，庆生留言掀起日网热烈回响，更多人惊呼“完全看不出31岁，时间是停止了吗?”
