1985年3月24日，绫濑遥出生于日本广岛县广岛市安佐南区的一个农家，本名蓼丸绫，父母以种植毛豆、西红柿、茄子和黄瓜等蔬菜为生。2000年，正在读高一的她陪朋友参加了第25届TSC（Horipro举行的新星选拔赛）比赛，获得了特别奖，从而与Horipro公司签约 。出道前经理人觉得她的姓太难念，加上使用原名会让家人受到骚扰，所以决定取艺名。艺名的诞生方式是在网络上公开让网友投票决定的，最后选出“绫濑遥”这个名字 。
2001年，绫濑遥在由松本润、铃木杏领衔主演的悬疑推理剧《金田一少年之事件簿III》中作为女演员初次亮相 。
2002年，与秋山菜津子、新井浩文、广末凉子等共同主演了喜剧电影《果酱短片集》。
2003年1月7日，出演的爱情剧《我的生存之道》首播；7月2日，由本木雅弘、菅野美穗、渡部笃郎联袂主演的爱情剧《幸福的王子》播出，绫濑遥在剧中饰演患有先天性心脏病的善良女孩“光石兰” 。
2004年，绫濑遥从723人中脱颖而出，与山田孝之、绪形直人、樱井幸子等合作出演了爱情剧《在世界中心呼唤爱》，她在剧中饰演成绩优秀、运动全能、人缘极佳的美少女“广濑亚纪”，并凭借该角色获得了第42届日剧学院赏最佳女配角奖 、 。
2005年，与市原隼人、神木隆之介等主演了由吉田健执导的家庭剧《牵绊的爱》。
2006年1月12日，搭档山田孝之主演的悬疑爱情剧《白夜行》首播，绫濑遥饰演为了保护初恋而杀死知道真相的母亲的“唐泽雪穗” ；随后绫濑遥宣布进军歌坛，并邀请到音乐制作人小林武史担任监制，于3月24日推出首张个人单曲《Period》；9月13日，发行第二张单曲《交差点days》；12月5日，发行第三张单曲《飞行机云》 。
2007年7月11日，与藤木直人领衔主演的爱情喜剧《萤之光》首播，绫濑遥饰演过着快乐单身干物生活的白领丽人“雨宫萤”。
2008年5月31日，与小出惠介共同主演的科幻电影《我的机器人女友》上映，绫濑遥在片中饰演外表可人却具有怪力的机器人女友 ；6月7日，出演的喜剧电影《魔幻时刻》上映 ；10月25日，与大泽隆夫、中村狮童等联袂出演的古装电影《女座头市》上映，绫濑遥扮演拥有高超剑术的盲女艺人“市” ；11月15日，与田边诚一、时任三郎、寺岛忍等联合出演的喜剧电影《愉快的飞行》上映，绫濑遥饰演只有十个月飞行经验的新空姐“齐藤悦子” ；12月4日，绫濑遥凭借《我的机器人女友》、《女座头市》、《愉快的飞行》中的角色获得了第21回日刊体育电影大奖最佳女主角奖 。
2009年4月18日，与青木崇高、仲村亨联袂出演的青春喜剧片《巨乳排球》上映，绫濑遥饰演自告奋勇当男子排球部顾问的“寺岛美香子”，她凭借该角色获得了第52届日本电影蓝丝带奖最佳女演员奖 、；5月23日，与木村拓哉、水岛宏等人领衔主演的推理剧《Mr.Brain》首播，该剧最高收视率达24.8%，绫濑遥在剧中出演科学怪人九十九龙介唯一的助手“由里和音” ；10月11日，与大泽隆夫、中谷美纪等共同主演的古装医学穿越剧《仁医》播出，该剧最高收视率达25.3%，绫濑遥在剧中饰演好奇心旺盛的橘家长女“橘咲” 。
2010年7月7日，与藤木直人、向井理等人联合主演的爱情喜剧《萤之光2》开播，该剧最高收视率达17.4% ；10月16日，与藤原龙也、石原里美、平山绫等合作出演的恐怖电影《算计：7天的死亡游戏》上映 。
2011年2月15日，绫濑遥搭档笑福亭鹤瓶，共同担任第53届日本电影蓝丝带奖颁奖典礼的主持人 ；4月17日，与大泽隆夫、中谷美纪等共同主演的古装医学穿越剧《仁医2》播出，该剧平均收视率达26.1%（关东地区），瞬间最高收视率达到31.7%，绫濑遥凭借该剧获得了第69届日剧学院赏最佳女配角奖 、 ；5月28日，与堤真一、冈田将生、中井贵一等联袂出演的玄幻历史片《丰臣公主》上映，绫濑遥饰演有着女性超准第六感的调查官“鸟居忠子” ；10月16日，与木村拓哉、堺雅人联合主演的电视剧《南极大陆》首播 。
2012年6月9日，搭档藤木直人主演的爱情喜剧片《萤之光电影版》在日本上映 ；12月9日，推出写真集《原色绫濑遥》，该写真集记录了绫濑遥从21岁至27岁7年间的成长历程 ；12月31日，担任第63届NHK红白歌会审查员 。
2013年1月6日，与西岛秀俊、长谷川博己、小田切让等共同主演的大河剧《八重之樱》首播，绫濑遥饰演从小就被当做会津武士教育长大的“山本八重” ；6月1日，与佐藤健领衔主演的科幻电影《真实：完美的蛇颈龙之日》上映，绫濑遥扮演自杀未遂变成植物人的漫画家“淳美” ；12月31日，绫濑遥担任第64届NHK红白歌会红组主持人，并演唱了东日本大地震救援复兴的主题歌《花开》 。
2014年5月31日，与松坂桃李、初音映莉子、村上弘明等联袂主演的悬疑电影《万能鉴定师Q：蒙娜丽莎之瞳》上映，绫濑遥饰演拥有高超鉴定能力的“凛田莉子” ；9月22日，推出“20代最后”的写真集《MOMENTO》；10月15日，领衔主演的爱情剧《今天不上班》播出，绫濑遥饰演毫无恋爱经验的30岁OL“青石花笑” ，并凭此剧获得第18回日刊体育电视剧大赏“最佳女主角”一奖 。
2015年3月30日，写真集《SEASTORIESHarukaAyase》发售 ；6月13日，与长泽雅美、夏帆、广濑铃共同主演的剧情片《海街日记》上映，绫濑遥在片中饰演坚强可靠、一本正经的香田家的大姐“香田幸”，并凭借该角色获得了第7届TAMA电影节最佳女主角奖 、 ；12月31日，担任第66届NHK红白歌会红组主持人。
2016年1月15日，与三浦春马、水川麻美联合出演的爱情悬疑剧《别让我走》开播，绫濑遥在剧中饰演温柔善良的阳光学苑优等生“保科恭子” ；3月19日，绫濑遥主演的玄幻剧《精灵守护者第一季》开播，她在剧中饰演擅长短枪的女保镖“帕尔莎” ；6月4日，与斋藤工、水原希子、间宫祥太朗等联袂出演的喜剧电影《高台家的成员》上映，绫濑遥饰演一直沉浸在自己妄想世界中的平凡女孩“平野木绘” ；12月10日，出演的古装剧情片《被称作海贼的男人》上映 。
2018年2月10日，与坂口健太郎共同主演的爱情电影《今夜，在浪漫剧场》上映，绫濑遥饰演从黑白电影中走出来的公主“美雪” ；7月10日，主演的电视剧《继母与女儿的蓝调》播出，剧中饰演主人公岩木亚希子，是一位忙忙碌碌的上班族[48-49] ，并凭此剧获得第22回日刊体育电视剧大赏“最佳女主角”一奖 ；9月14日，写真集《Document2015-2018绫瀬はるかフォトブック》发行 。
2019年1月，出演由中村勘九郎主演的大河剧《飞毛腿~东京奥运故事~》播出，剧中饰演主人公金栗四三的妻子春野 ；8月26日，发行写真集《ハルカノイセカイ01台湾编》 ；10月18日，公布出任第70届NHK红白歌会红组主持； 11月20日，获得“VOGUEJAPANWOMENOFTHEYEAR2019”颁发的奖项，该奖项的获奖者是在各个领域展现出压倒性活跃的女性 ；12月31日，担任第70届NHK红白歌会主持人 。
2020年1月2日，主演的电视剧《继母与女儿的蓝调·2020恭贺新年特别篇》播出，该剧收视率高达16% ；1月31日，发行写真集《ハルカノイセカイ02ハワイ编》 ；2月7日，发行写真集《绫瀬はるかmeetsBeautifulAthletes》 ；6月30日，发行写真集《ハルカノイセカイ03リスボン编》 。
2021年1月17日，主演的电视剧《天国与地狱》播出，在剧中扮演与杀人魔交换灵魂的刑警望月彩子[61-63] ，并凭此剧获得第24回日刊体育电视剧大赏、第107回日剧学院赏“和“东京戏剧奖2021”最佳女主角”一奖[81-82] ；3月6日，与池松壮亮共演的NHK东日本大地震10周年特别剧《明天在你的身旁微笑》播出 ；3月19日，与西岛秀俊共同主演的电影《太太请小心轻放》在日本上映 ；6月10日，发行写真集《ハルカノイセカイ04オーストラリア编》 。
2020年7月1日，日本媒体《女性Seven》报道称绫濑遥与韩国演员鲁敏宇已经交往两年，但双方事务所均否认此事 。
2021年8月31日，据日媒，绫濑遥因为感染新冠已经在8月20日左右住院治疗，知情人士透露她病状发展到中度，肺部有白影，但目前已经开始稳定下来。
绫濑遥是一个可爱、天然的女生，通过在多部影视作品中的出色表现，令她的演技逐渐提升 。（导演三谷幸喜评）《白夜行》里阴暗可怜的杀人犯，《萤之光》里创造了“干物女”形象的雨宫萤，《鹿男》里天真烂漫的藤原道子，《MR.BRAIN》里傻乎乎的由里和音，每一个角色身上似乎都有着绫濑遥的本色，又都完全不同 。（网易娱乐评）
绫濑遥的美貌是非常温和，没有侵略性的。给人清纯可爱的感觉，她也常常饰演充满青春活力的角色 。（《新快报》、中国网评）在《萤之光》中，绫濑遥扮演的雨宫莹生动自然、很有生活气息 。（腾讯娱乐评）
