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第18回ニコラモデルオーディションのグランプリを受賞、その後同誌専属モデルを務める。女優としては、映画「幼な子われらに生まれ」(2017年/三島有紀子監督)に出演し、デビュー作ながらも、報知映画賞、ブルーリボン賞・新人賞にノミネート。その後、行定勲が監督を務めた、ロックバンド・レベッカの17年ぶりの新曲「恋に堕ちたら」(2017年)のミュージックビデオに主演。2018年公開の映画「志乃ちゃんは自分の名前が言えない」(湯浅弘章監督)では、映画初主演ながらも、第43回報知映画賞、第61回ブルーリボン賞・新人賞、第33回高崎映画祭・最優秀新人女優賞、第28回日本映画批評家大賞・新人女優賞を受賞し、その演技力が業界関係者から高く評価される。2019年は、1月4日放送の第30回フジテレビヤングシナリオ大賞・大賞受賞作フジテレビ「ココア」でドラマデビュー＆ドラマ初主演を務め、2月8日公開のオムニバス映画「21世紀の女の子」内の「愛はどこにも消えない」(松本花奈監督)、5月17日公開の映画「居眠り磐音」(本木克英監督)、8月24日公開の主演映画「無限ファンデーション」(大崎章監督)に出演。2020年は、3月4日放送のドラマ「ピンぼけの家族」(NHK)でヒロイン、3月20日全国公開の映画「もみの家」(坂本欣弘監督)で主演、5月15日公開の映画「太陽は動かない」(羽住英一郎監督)を控える。江崎グリコ「ポッキー」、「キリン 午後の紅茶」イメージキャラクター。ソフトバンク「SoftBank学割」CMキャラクター。

1997年映画「鬼火」、「岸和田少年愚連隊　血煙り純情篇」、1999年「日本黒社会　LEY LINES」、「皆月」ほか、望月六郎や三池崇史作品で注目されるようになる。2000年「フリーズ・ミー」、2003年「許されざる者」、「あずみ」、「ナイン・ソウルズ」、2004年「ゴジラ FINAL WARS」、2007年「龍が如く　劇場版」、2012年「テルマエ・ロマエ」、2013年「日本の悲劇」、2014年「ザ・レイド GOKUDO」、2017年「相棒-劇場版IV- 首都クライシス 人質は50万人！特命係 最後の決断」、「無限の住人」など。テレビドラマでは1997年TBS「恋のためらい」、2003年フジテレビ「あなたの隣に誰かいる」、2006年TBS「夜王～YAOH～」、2007年フジテレビ「ガリレオ」、2011年WOWOW「ストレンジャーズ6」、2013年独立U局ネット「猫侍」、2017年BS朝日「大江戸事件帖 美味でそうろう2」、NHK「4号警備」ほか、映画、ドラマで数多くの作品に出演。CMや舞台、音声ガイドナビゲーターなどでも活躍する。趣味は料理、日用大工、スポーツ全般、語学レッスン。特技は乗馬、空手（アクション）、殺陣、日本舞踊。

2001年に映画での出演を果たしデビュー。2006年の映画「ベロニカは死ぬことにした」で初めて主演を務める。同じく2006年に公開の映画「ゆれる」にも出演し第30回山路ふみ子映画賞新人女優賞を受賞。2013年には、主演した映画「さよなら渓谷」が第35回モスクワ国際映画祭審査員特別賞を受賞している。映画「そして父になる」では第66回カンヌ国際映画祭で審査員賞を受賞。第37回日本アカデミー賞では最優秀主演女優賞、最優秀助演女優賞の2冠を達成するという快挙を成し遂げる。フジテレビ「最高の離婚」「SP」、TBS「MOZU」、NHK「龍馬伝」を始め、数々のドラマにも出演している。