京都府[3]京都市生まれ[2]、6歳から兵庫県川西市で育つ[4]。血液型A型。身長157cm。体重44kg。スリーサイズはB86cm W58cm H86cm。本人によると、スリーサイズはデビュー当時（15歳）から現在までほぼ変わっていないという[1]。私立梅花高校中退[1]。株式会社Made Born Japanと業務提携。

1962年、小学6年生の時に「西野バレエ団」へ入団し[5][3]、1965年『サンデー志ん朝』、1966年『11PM』に出演[3]、抜群のプロポーションと愛らしい風貌と網タイツ姿で人気を集める。1967年、音楽番組『レ・ガールズ』（日本テレビ）で、金井克子や奈美悦子らと共演し[3]、ミニスカート姿でマリリン・モンローのレパートリー等を歌って踊るシーンが話題を呼んだ。

歌手としては、1967年からのクラウンレコードを皮切りに、フィリップス・レコード、ミノルフォン、コロムビア・レコードと転籍する中で、『レモンとメロン』『炎の女』『しなの川』（後述する同名映画の主題歌）『別れる前に』『ちぎれ雲』などを発表する。2019年のインストアライブをきっかけに歌手活動を再開し、不定期ではあるが、ジャズコンサートを開催している。

女優としては、1966年に映画『夜のバラを消せ』でデビュー[3]。1973年の映画『同棲時代-今日子と次郎-』で初ヌードを披露、同年には映画『しなの川』にも出演、美しい和服姿と大胆なオールヌード、処女喪失シーンが話題となった[3]。1974年の『ノストラダムスの大予言』『エスパイ』[2]、1976年の『超高層ホテル殺人事件』でもヌードを披露している。同年東映の大ヒット映画「トラック野郎シリーズ」4作目『トラック野郎・天下御免』のマドンナ役で出演、同時に『夜のひとりごと』が挿入歌として使用された。

1986年から、人気時代劇『水戸黄門』に「かげろうお銀」役でレギュラー出演[3]。なお、同シリーズには、「かげろうお銀」役以前から何度もゲスト出演をしていた。番組の中で披露される由美の入浴シーンは名物となり（後述）、「疾風のお娟」と名前を変えて活躍した[1]。1986年11月10日草の根保守運動として開催された「天皇陛下御在位60年大奉祝祭」の銀座七丁目前の式典で挨拶をしている[6]。

2002年にノーベル物理学賞を受賞した小柴昌俊が由美の大ファンで知られるほか、衆議院議員の渡部恒三も大ファンで、渡部が民主党国対委員長就任時にプレゼントを贈った。『日本沈没』『エスパイ』の原作者である小松左京も由美のファンであった[3]。

『水戸黄門第41部』（2010年4月12日 - 6月28日）をもって、同ドラマのレギュラー出演を降板することを正式に発表した。

2019年3月27日に37年振りとなるニューアルバム『Jewel Box』を発売、キャリア初のインストアライブを開催し、アコーディオンでの弾き語りも披露した[7][8]。2022年2月、59年間在籍した西野バレエ団を退団した。

2023年4月に東京都港区の観光大使に任命された[9][10]。