水野美纪1991年,联合白鸟靖代参演电影《Kunoichininpôchô》踏入演艺圈。1992年,参演津岛胜执导的剧情片《Kunoichininpô-chôII:Sei-shôjonohihô》。1994年3月12日,大森一树执导的体育片《足球风云》在日本上映,她在片中饰演远藤一美。1995年1月21日,联合菅野美穗主演的爱情片《大失恋》在日本上映；10月19日,永山耕三,光野道夫联合执导的爱情电视剧《恋人啊》在日本上映,她在片中饰演渡边美绪。1996年7月1日,永山耕三,中江功联合执导的爱情电视剧《给我羽翼》在日本播出,她在剧中饰演三井麻实；9月14日,参演的科幻片《大怪兽空中决战2》在加拿大上映。水野美纪1997年1月7日,参演的喜剧片《跳跃大搜查线》在日本播出,她在片中饰演柏木雪乃；12月30日,参演的剧情片《跳跃大搜查线之岁末警戒特别篇》在日本播出,她在片中饰演柏木雪乃。水野美纪1998年6月19日,参演的喜剧片《跳跃大搜查线特别篇：夏末女警物语》在日本上映；10月16日,参演的迷你剧《跳跃大搜查线之消灭秋季犯罪特别篇》在日本上映；10月31日,参演的喜剧片《跳跃大搜查线：湾岸署史上最恶三日》在日本上映,她在片中饰演柏木雪乃。1999年1月10日,参演仓贯健二郎执导的剧情片《上班族金太郎》；7月7日,联合深津绘里主演的剧情片《她们的时代》在日本上映,她在片中饰演太田千津；10月13日,联合草剪刚主演剧情片《相捧》,她在片中饰演丹波肇缀；11月13日,主演三池崇史执导的喜剧片《上班族金太郎》。2000年,参演麻生学执导的惊悚片《千里眼》,她在片中饰演日本自卫队女机帅岬尾由纪；1月16日,参演生野慈朗,土井裕泰联合执导的爱情剧《美丽人生》在日本上映,她在片中饰演图书馆馆员,町田杏子的同事村田佐千绘；4月29日,参演陈以文执导,中国台湾,日本联合拍摄的动作片《想死趁现在》在台湾播出,她在片中饰演kanako；7月4日,联合中山裕介主演的喜剧片《花村大介》在日本上映,她在片中饰演高村弥生；10月9日,联合田村正和主演的家庭剧《顽固老爸》在日本上映,她在片中饰演神崎小百合。2001年1月9日,联合友阪理惠主演的剧情电视《女主播》在日本上映,她在片中饰演大月真琴；7月1日,联合渡部笃郎主演的爱情连续剧《好想好想谈恋爱》在日本上映,她在片中饰演羽田蓝。2002年1月8日,参演木下高男,土方政人联合执导的爱情剧《初体验》在日本上映,她在片中饰演高梨真智；10月10日,联合水谷丰主演的系列刑事电视剧《相棒》在日本上映。2003年1月7日,联合松本龟主演的家庭喜剧《婆婆大人与我》在日本上映,她在片中饰演荒卷玉代；7月19日,参演本广克行执导的动作片《跳跃大搜查线2：封锁彩虹桥》在日本上映,她在片中饰演柏木雪乃。2004年4月17日,联合内村光良主演的动作片《恋人狙击手：剧场版》在日本上映,她在片中饰演警察厅国际部的搜查员纪奈子；7月18日,参演平野俊一,山室大辅,江口洋介联合执导的悬疑剧《逃亡者》在日本上映,她在片中饰演尾崎；9月21日,与神崎完一合作参演家庭剧《顽固老爹》。2005年5月7日,联合中山裕介主演的动作片《交涉人·真下正义》在日本上映,她在片中再次饰演柏木雪乃。2007年2月9日,联合坂上香织主演的恐怖片《裂口女》在德国上映,她在片中饰演TaekoMatsuzaki；6月23日,参演三木聪执导的喜剧片《图鉴上没有的虫子》在日本上映,她在片中饰演《黑皮书》月刊的美女主编；10月15日,参演西谷弘,成田岳联合执导的悬疑剧《神探伽利略》在日本上映；11月10日,联合佐伯日菜子主演的剧情片《真·女立食师列传》在日本上映,她在片中饰演波旁之美纪。2008年4月26日,参演富槛森执导,竹野内丰主演的剧情片《还记得那片天空》,她在片中饰演深泽雅仁的妻子深泽庆子；6月28日,参演都筑宏明执导的剧情片《狩刀者》在日本上映,她在片中饰演藤冴子；7月19日,参演中村义洋执导的喜剧片《两个穿运动服的人》在日本上映；8月9日,联合今村浩继主演动作片《Hâdoribenji,Mirî》在日本上映,她在片中饰演Milly；同日参演辻本贵则执导的动作片《复仇米丽》在日本上映,她在片中饰演女主角米丽；12月6日,主演押井守,深作健太联合执导的动作片《斩》在日本上映。2009年3月29日,联合仲村亨参演剧情片《车轮滚滚》在日本上映；7月11日,参演辻本贵则执导的动作片《复仇米丽之血战》在日本上映；8月,参演马伟豪执导的动作电影《蝎子》,她在片中饰演复仇女子松本奈美；10月,联合西田敏行主演田中光敏执导的古装剧《火天之城》。2011年,参演榊英雄执导的剧情片《番茄的水滴》；3月11日,联合芦田爱菜主演的剧情片《再见我们的幼儿园》在日本上映；6月11日,仓科加奈主演的电影《花子的日记》在日本香川县上映,她在片中饰演花子即将离世的母亲；10月29日,联合井户田润主演喜剧片《宇宙第一管闲事大作战》；11月12日,参演园子温执导的恐怖电影《恋之罪》,她在片中饰演女刑事吉田和子。水野美纪2012年4月,参演改编自高桥留美子的真人电视剧《乱马1,2》；5月28日,联合ArioBayu主演的恐怖片《死亡矿坑》在美国上映,她在片中饰演Rie；9月7日,参演本广克行执导的警察剧《跳跃大搜查线最终篇：新的希望》在日本上映,她在片中再次饰演真下雪乃。2013年4月14日,联合新垣结衣主演的爱情剧《飞翔情报室》在日本上映。2014年,联合栗山千明参演医疗剧《白色的光荣》第四季《螺钿迷宫》,她在剧中饰演姐妹医生。2015年5月30日,参演河濑直美执导的剧情片《澄沙之味》在日本上映；6月,联合木村拓哉参演电视剧《I'mHome》,她在剧中饰演阿香；7月9日,联合莲佛美沙子主演TBS台木九档温情日剧《37.5℃的眼泪》在日本上映,她在剧中饰演桃子的保育员前辈关惠。2016年1月9日,参演黑崎博,YûkiNakajima联合执导的剧情片《逃跑的女人》在日本上映,她在片中饰演40岁的女主人公梨江子；17日,联合香取慎吾主演的剧情片《家族的形式》在日本上映；2月,联合歌手藤原樱参演电视剧《情歌》；4月,联合福山雅治参演电《悦音响起》,她在片中饰演原乐队伙伴夏希；8月,联合广末凉子参演电视剧《望乡》,她在片中主演小说家桂木笙子；9月29日,参演山本大辅,渡部亮平联合执导,船越英一郎主演的黑色喜剧《黑暗中的十个女人》在日本上映,她在片中饰演戏剧女演员如野佳代。2017年1月,联合仓科加奈主演的爱情剧《夺爱之冬》在日本上映,她在片中饰演森山信的妻子森山兰；10月12日,参演改编自井浦秀夫同名漫画的刑侦剧《刑事弓神》在日本上映,她在剧中饰演早杉千里；11月4日,参演YukihiroMorigaki执导,岸井雪乃主演的剧情片《爷爷死了》在日本上映,她在片中饰演KaoruHaruno。2018年1月,联合龟梨和也参演复仇电视剧《最后剪辑》,在剧中饰演真崎久美子；2月9日,参演森垣侑大执导的亲情片《跟爷爷说再见》；11月10日,由植田尚,YukiSaito联合执导的电视剧《绝不交给你》播出,她在剧中饰演小三多衣。2019年7月4日,与小池彻平合作主演网络电视台AbemaTV原创日剧《夺爱之夏》,在剧中饰演厉害的女社长花园樱。2020年9月4日,参演由清原果耶初次主演的电影《宇宙中最明亮的屋顶》上映；10月9日,其出演的由FANTASTICSfromEXILETRIBE主演的情景喜剧《MANNEQUINNIGHTFEVER》播出,在剧中饰演原人体模型,神秘美女招黄永远。2021年1月21日,参演的电视剧《虹色病历簿》播出。2021年,参演电视剧《我的杀意恋爱了》。2023年1月17日,共演的朝日台火九剧《星星降临的夜》播出。
2011年,与演员河原雅彦相恋；之后两人分手。2016年,与交往3个月的插画家唐桥充结婚。2017年,两人的孩子出生。
水野美纪曾经凭借日剧《跳跃大搜查线》系列当中的雪乃一角而人气高涨,被观众认定是该系列当中不可或缺的一个人物。在影片《恋之罪》中,部分观众认为水野美纪作为一名演员,很有韧性。水野美纪曾是日本一线女星,但她沦落到在深夜日剧中扮演令人发噱的贝类妖怪,境遇悲惨,接着又走上脱星之路,在影片《恋之罪》中仅以头发及浴帘遮掩重点部位。水野美纪的终极怪演回归了。