鹿児島から女優デビューへ
平成10〜
鹿児島県串木野市（現・いちき串木野市）に生まれる
妹は同じく女優の上白石萌歌。もともとミュージカルを習っていた。
NHK大河ドラマ「江〜姫たちの戦国〜」でドラマデビュー
同年、妹の萌歌とともに出演した音楽ユニットのPVが映像作品初出演となった。
ミュージカル「王様と私」で初の商業舞台
同年、映画「おおかみこどもの雨と雪」で声優としても参加した。
「舞妓はレディ」「君の名は。」での飛躍
平成26〜
— 映画「舞妓はレディ」（2014年公開）で日本アカデミー賞新人俳優賞
800名を超えるオーディションを経て出演した2014年公開の主演作が評価され、第38回日本アカデミー賞新人俳優賞を受賞。新人女優としての評価を確立した。
— アニメ映画「君の名は。」で宮水三葉の声を担当
大ヒットを記録した本作で広く知られる存在となった。同年10月にはカバーアルバム「chouchou」で歌手デビューも果たした。
「溺れるナイフ」「ちはやふる」シリーズに出演
実写映画でも存在感を発揮した。
声優アワード主演女優賞、日本映画プロフェッショナル大賞新進女優賞を受賞
「君の名は。」の演技が評価され第11回声優アワード主演女優賞を、「溺れるナイフ」「ちはやふる」シリーズなど実写映画での活躍が評価され第26回日本映画プロフェッショナル大賞新進女優賞を受賞した。
「天気の子」で再び宮水三葉の声を担当
新海誠監督作品への再出演となった。
朝ドラ初主演、紅白初出場
令和2〜
「恋はつづくよどこまでも」主演
第104回ザテレビジョンドラマアカデミー賞主演女優賞を受賞し、飛躍の1年となった。
「恋はつづくよどこまでも」でエランドール賞・橋田賞の新人賞を受賞
前年主演した同作の演技が評価され、エランドール賞新人賞（2月発表）、橋田賞新人賞（3月28日発表）を受賞した。
— NHK連続テレビ小説「カムカムエヴリバディ」で朝ドラ初出演・初主演
3,061人の応募者からのオーディションで選ばれた。12月31日には第72回NHK紅白歌合戦に初出場し、「夜明けをくちずさめたら」を披露した。
「カムカムエヴリバディ」でドラマアカデミー賞主演女優賞、舞台でも活躍
同ドラマで主演女優賞を受賞したほか、舞台「千と千尋の神隠し」とミュージカル「ダディ・ロング・レッグズ」でも好演した。
世界へ、そして「夜明けのすべて」
令和5〜
舞台「千と千尋の神隠し」「ダディ・ロング・レッグズ」で読売演劇大賞最優秀女優賞
2022年の舞台公演における演技が評価され、第30回読売演劇大賞最優秀女優賞を史上最年少で受賞した。
— 「夜明けのすべて」でベルリン国際映画祭に参加
世界三大映画祭の一つに初参加。同年4月から8月には舞台「千と千尋の神隠し」でロンドン・コロシアムにて初の海外公演を行い、135公演中67公演を担当した。
— 「夜明けのすべて」で日本アカデミー賞優秀主演女優賞
日本アカデミー賞の舞台に立つのは新人賞受賞以来10年ぶりとなった。
歌手デビュー10周年、そして現在
令和8〜
— 歌手デビュー10周年、アルバム「texte」をリリース
デビュー10周年イヤーの第一弾作品としてアルバムを発売し、3月から4月にかけて兵庫・神奈川・東京の3会場でワンマンライブ4公演を開催した。歌手活動の節目として、10年間の歩みを集大成する内容となった。
第51回菊田一夫演劇賞を受賞
「ダディ・ロング・レッグズ」のジルーシャ・アボット役、「千と千尋の神隠し」の千尋役での演技が評価された。歌手・女優としての活動を並行して続けている。
