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》。
26日据台媒报道，日本歌手星野源25日晚间为了深夜主持的广播节目露面，这也是他宣布和“国民女神”新垣结衣结婚以后，首度公开现身。他一下车就被等候许久的媒体狂拍，闪光灯多到现场发亮，看到众多收音麦克风，又惊吓又露出...
谁是日本最适合婚纱的女星？新垣结衣果然又是第一名！主演TBS热门剧《逃跑可耻但有用》时，新垣结衣曾穿着一身非常可爱的婚纱，让观众印象深刻。
