2007年，因主演电影《恋空》而知名度增加，并接连获得多个电影新人奖项。2010年，与生田斗真主演电影《花水木》。2012年，与堺雅人主演电视剧。《LegalHigh》。2013年，与堺雅人主演的《LegalHighSp》在日本播出[5] 。2014年，与向井理、绫野刚主演电视剧《S最后的警官》；同年主演电影《黎明的沙耶》。2015年2月28日主演的《唇上之歌》上映。参演的《剧场版S-最后的警官-》将于 2015年8月29日公开上映。
新垣结衣早年就读于日出高中，2001年时，新垣结衣的姐姐看到了杂志《nicola》要征集中小学生，就对她说“我已经不能参加了，所以你去吧”。于是结衣就去参加了选拔并且胜出了。从此以后，就成为nicola的模特“nicomo”，当时她和虎南有香也是最好的朋友。
