1999年，作為朝日啤酒的形象代言和雜誌《CanCam》的專屬模特進行工作。還做過資生堂化妝產品、Cyoya梅酒等的電視廣告 。
2000年，以女演員身份出道，演出單集電視劇《らぶ?ちゃっと（LOVE CHAT）》。同年7月1日，出演了富士電視臺愛情喜劇《午餐女王》 ，同年10月12日出演電視劇《戀愛癥候群》 。
2002年6月8日，出演了個人的首部電影作品《模仿犯》 。同年7月，出演香港恐怖電影《The Snows（白發鬼）》 和電影《ダメジン（廢柴三人組）》。
2003年1月18日，出演了懸疑電影《黃泉がえり（黃泉路）》 ，同年1月25日，出演恐怖電影《呪怨（咒怨）》劇場版 。同年7月19日，出演電影《ナイン?ソウルズ（逃獄九人組）》。
2004年11月13日，首次主演了電影《海貓》，在戲中挑戰尺度的演出，使她開始在影視界受註目，並憑借此片獲得第29屆エランドール賞新人獎，和日第28屆日本學會獎新人獎。同年底出任《第43屆日本唱片大獎頒獎典禮》司儀 。
2005年，擔任資生堂マキアージュ產品的初代代言人。同年3月19日，出演電影《いぬのえいが（狗狗心事）》。同年6月4日，出演電影版《電車男》，扮演壹位年輕女性。同年7月7日，首次主演電視劇，在電視劇版《電車男》 中扮演女主角愛馬仕小姐，該劇創造了超過20%的平均收視率，並憑借此片獲得第43屆日本金箭獎電視劇播放獎。接著主演了下壹季的電視劇《危險姐姐》 ，達成了連續主演富士電視臺電視劇的目標。在年底日本多項統計都顯示，她在日本女演員中好感度都排行第壹。同年8月27日，出演電影《釣りバカ日誌16 浜崎は今日もダメだった（釣魚迷日記16）》。同年9月，與陳柏霖、李小璐***同出演了愛情電影《アバウト?ラブ/関於愛（戀愛地圖）》 ，同年12月召開了首次fans活動。
2006年3月17日，開設了BLOG Twinkle Girls。同年7月1日，出演了電影《ダメジン》。同年7月10日，主演愛情電視劇《戀愛補給品》 。同年11月18日，出演了電影《椿山課長の七日間（椿山科長的七天）》 。
2007年6月16日，主演了電影《ラストラブ（最後的愛）》。同年7月5日，與深田恭子***同主演富士電臺電視劇《山おんな壁おんな（峰女壁女）》 。同年8月25日，出演了電影《Life 天國で君に逢えたら（如果能在天堂與妳相遇）》。
2008年1月11日，主演TBS電視臺電視劇《エジソンの母（愛迪生之母）》 。同年7月4日，在朝日電視臺電視劇《ロト6で3億2千萬円當てた男（從天而降的三億二千萬）》的第1集中客串。
2009年3月30日，出演了單集劇《世界奇妙物語2009年春季特別篇》 。
2010年女兒出世，隨後選擇隱退專心照料孩子，但在其所屬事務所的收費網站“研音Message”上，伊東不斷更新日記向會員報告近況 。
2014年5月在アメブロ上開通了官網博客伊東美咲オフィシャルブログ 。