福岡から東京へ、女優としての助走
昭和60〜
福岡県に生まれる（本名・山里優）
中学1年まで福岡県で育ち、その後上京して東京都江戸川区葛西に住んだ。
上京。映画への憧れを抱く
10代の頃、レンタルビデオで観た『PiCNiC』や『顔』『双生児』といった映画に触発され、映画俳優を志すようになる。
本人映画の中の世界に強く憧れた。
ミュージカル『アニー』でデビューし、自ら事務所に応募
ポリー役で舞台デビューを果たした後、自ら現在の系列事務所（イトーカンパニー）に応募して芸能界入りした。2000年から2002年まで雑誌『ニコラ』の専属モデルも務めた。
『リリイ・シュシュのすべて』で映画初出演
過去のオーディションは落選続きだったが、本作で初めて合格し映画初出演。この経験が女優として本格的に活動する転機となった。
『高校教師』で連続ドラマ初レギュラー
TBS系ドラマで初めて連続ドラマのレギュラーを務めた。同年、鈴木杏とW主演した『花とアリス』がネット配信され、翌年の劇場公開につながる。
「花とアリス」から演技派への転身
平成16〜
堀越高等学校卒業、日本大学芸術学部合格も女優の道を選ぶ
日本大学芸術学部への合格が報じられたが、進学と俳優業の間で迷った末、女優として活動を続ける道を選んだ。同年3月13日、鈴木杏とのW主演作『花とアリス』が劇場公開された。
『蟲師』がヴェネツィア国際映画祭に選出
出演映画『蟲師』が第63回ヴェネツィア国際映画祭コンペティション部門に選出され、国際的な評価を得るきっかけとなった。同年公開の『鉄コン筋クリート』では声優として主演も務めた。
『フラガール』で日本アカデミー賞最優秀助演女優賞
2006年公開の『フラガール』などの演技が評価され、第30回日本アカデミー賞最優秀助演女優賞、第49回ブルーリボン賞主演女優賞（『フラガール』『ハチミツとクローバー』）を受賞。この一連の受賞で、演技派女優としての評価を確立した。
『おせん』などテレビドラマでも主演を重ねる
映画に加えテレビドラマでも主演を務める機会が増え、活動の幅を広げた。
山田組、大河、そして主演女優賞
平成22〜
山田洋次監督『おとうと』に出演
10代の頃、山田監督の『学校』シリーズのオーディションに落選し俳優業を続けるか苦悩した経験があったが、本作出演を機に山田組の常連となり、後の『東京家族』『家族はつらいよ』シリーズへの起用につながった。
大河ドラマ『龍馬伝』でお元役、大河初出演
NHK大河ドラマに初めて出演した。
『東京家族』に出演
山田洋次監督作に出演し、翌年の第37回日本アカデミー賞で優秀助演女優賞を受賞した。
TAMA映画賞最優秀女優賞を受賞
『オーバー・フェンス』『岸辺の旅』『家族はつらいよ』の3作の演技により最優秀女優賞を受賞。ジャンルの異なる作品での評価が重なり、演技派としての地位を固めた。
『彼女がその名を知らない鳥たち』公開
10月28日に劇場公開。同月25日には第30回東京国際映画祭の開会式に、同じ1985年生まれの満島ひかり・宮﨑あおい・安藤サクラらと共に登壇し話題を呼んだ。
— 『彼女がその名を知らない鳥たち』で日本アカデミー賞最優秀主演女優賞
第41回日本アカデミー賞のほか、キネマ旬報ベスト・テン主演女優賞など、この年公開作の演技で主演女優賞を総なめにした。名実ともにトップクラスの主演女優となった転機の年。
舞台でも評価拡大、『斬、』がヴェネツィアへ
主演舞台『アンチゴーヌ』『スカイライト』の演技で紀伊國屋演劇賞、読売演劇大賞最優秀女優賞、芸術選奨文部科学大臣新人賞を受賞。出演映画『斬、』も第75回ヴェネツィア国際映画祭コンペティション部門に選出された。
結婚・出産、そして経営者へ
令和1〜
— 南海キャンディーズ・山里亮太と結婚
2019年6月3日に結婚し、同月5日に発表。都内ホテルで、山里の相方で蒼井の親友でもある山崎静代と3人で報告会見を開いた。公私にわたり新たなステージに入る転機となった。
『スパイの妻〈劇場版〉』がヴェネツィアで正式出品
第77回ヴェネツィア国際映画祭のコンペティション部門に正式出品され、黒沢清監督が銀獅子賞（監督賞）を受賞した。
『スパイの妻』でアジア・フィルム・アワード主演女優賞
第15回アジア・フィルム・アワードで主演女優賞を受賞し、国際的な評価をさらに広げた。
個人事務所「taft」を設立、代表取締役に
所属事務所イトーカンパニーのグループ会社として個人事務所「株式会社taft」を設立し、代表取締役に就任。社名は自身の写真集の撮影地に由来する。映画への出資や書籍編集など、意欲を持った企画にすぐ動ける体制を整える狙いだった。
第1子出産
2022年2月に第1子妊娠を発表し、同年8月11日に女児を出産。産休を経て女優業と育児、経営を両立する生活に入った。
女優と経営、二足のわらじ
令和5〜
NHK連続テレビ小説『ブギウギ』で女優業復帰
出産に伴う産休を経て、連続テレビ小説初出演となる本作で女優業に復帰。蒼井にとって初の朝ドラ出演という新たな挑戦だった。
Netflix『阿修羅のごとく』配信
四姉妹を描くホームドラマで三女・竹沢滝子役を演じた。
taft代表取締役に再び就任
2023年7月に一度代表取締役を退き取締役として女優業・育児に専念していたが、2025年9月に代表取締役に復帰した。
— TBS『Tシャツが乾くまで』で18年ぶりの地上波連ドラ主演
生方美久のオリジナル脚本による金曜ドラマで、2026年7月10日に放送開始。地上波の連続ドラマ主演としては18年ぶりとなり、女優としてのキャリアで新たな挑戦となった。
女優と経営者、二つの顔で活動を継続
主演ドラマ『Tシャツが乾くまで』の放送と並行してtaftの経営にも携わり、原田マハ初監督作『無用の人』（2027年1月公開予定）への出演も控える。
