1999年、『鬼の棲家』でドラマ初主演[3]。同年5月[8]、レコード会社11社の争奪戦の末、ポニーキャニオンから[9]「最後の果実」をリリースし、歌手デビュー[8]。その後11月にはピアニストとしてミニ・アルバム『Dear…』を発表[8]。

2000年、赤川次郎原作の『死者の学園祭』で映画初主演[3]。主題歌を歌う。

2001年、同級生の加藤あい、上良早紀らとともに堀越高等学校を卒業[10]。

日本の女優として初めて[11]「2003春夏パリ・オートクチュールコレクション」に出演し、デザイナー・桂由美のコーナーの最後で着物風のドレスを着て舞台に立ち、モデルを経験[12]。

2004年、映画『下妻物語』においてロリータ少女・桃子役を演じ、第59回毎日映画コンクール主演女優賞を最年少受賞となったほか複数の賞を受賞[7]。

2005年、主演したドラマ『富豪刑事』神戸美和子役が当たり役となる[13]。また、10月より『新堂本兄弟』で初のバラエティ番組レギュラー出演[14]。

NHK大河ドラマ『天地人』（2009年）に淀役に抜擢[7]。初めての大河ドラマ出演となる[15]。

初の声優挑戦は映画『アリス・イン・ワンダーランド』（2010年4月公開）の「白の女王」役吹替[16]、アニメ声優としては映画『豆富小僧』（2011年公開）[17]。

NHK大河ドラマ『平清盛』（2012年）でヒロイン・平時子役に出演[7]。

初舞台『100万回生きたねこ』（2015年8月）[18]。

適応障害と診断され、治療に専念するため活動を休止することが2021年5月26日に発表された[19]。前年春ごろから体調を崩しがちになったといい、今月に入り、医師から「適応障害」と診断されたという。同社は「これにより当面の間、治療を優先し、お仕事をお休みさせていただきます」とした。また今回の休養により、7月期に出演予定だったフジテレビ系連続ドラマ『推しの王子様』も降板となった[20]。自身のインスタグラムにて2021年9月2日付け、休養を終え活動を再開することをで報告[21]。
人物

6歳年下の妹がおり[22]、甥もいる[23][24]。妹の子供に愛着を抱いており、子供たちとのやりとりをSNSに載せることもある[25]。

2歳から始めた水泳が「前世はイルカ[26]（だったかも）」と言う程に大好き。その水泳好き・プール好きな所から公式ファンクラブの名称は自身で「pool」と命名。ドラマ『華麗なるスパイ』、『神様、もう少しだけ』のタイトルバックや「ロッテ・ミントブルー」「キリン氷結ZERO」のCMでも実際に本人が泳いでいる映像が使用されている。また、30歳を過ぎてから趣味でサーフィンもやっている[27]。

4歳からピアノを始め[14]、作曲も行う。1999年リリースのピアノアルバム『Dear…』に収録されているタイトル曲と「Into The Light」は自作曲[28]。初バラエティ番組レギュラーとなった『新堂本兄弟』でも、堂本ブラザーズバンドの一員としてピアノを担当している[14]。

「前々世はマリー・アントワネット」[26]と自負するほどフランス王妃マリー・アントワネットに憧れていて、2002年にはフジテレビ系特番『深田恭子が行く! 王子様探しの旅・私をベルサイユに連れてって』でフランス行きも果たす[29]。