어린 나이부터 상당한 연기력을 갖췄다고 평가받았다. 광고로 시작해 1997년 <진 여신전생 데빌 서머너> 드라마판 악마역으로 연기자 데뷔. 1999년 오오바야시 노부히코의 <여름의 어느 날>로 영화계에도 발을 들였으며 2000년 아오야마 신지의 <유레카>]와 시오타 아키히코의 <해충>으로 주역을 맡으면서 연기를 인정받아 주가가 오르기 시작했다. 아오야마 신지 감독과는 이후 3편이나 같이 할 정도로 사이가 돈독한 편이다. 2005년 만화 원작 영화 <나나>에서 고마츠 나나 캐릭터를 소화해 높은 싱크로율로 좋은 반응을 얻었다. 다만 2편에는 출연하지 않아 많은 팬들의 아쉬움을 샀다. 2006년 영화 연애사진을 모티브로 한 영화 <다만, 널 사랑하고 있어>의 여주인공으로 한국에도 이름을 알렸다 이어 아사도라 <순정반짝>이 빵 터져 일약 스타덤에 올랐다. NHK 대하드라마 <아츠히메>에서 주연 텐쇼인을 맡아 대하드라마 최연소 주연이라는 타이틀을 얻기도 했다. 그런데 호리키타 마키가 가즈노미야 지카코 내친왕 역을 맡게 되면서 사람들이 그쪽에 더 주목하자 서로를 공기 대하듯 했다는 루머가 있었다. 호리키타 마키가 연기력 논란을 겪은 반면, 미야자키 아오이는 연기력을 호평받고 높은 시청률을 이끈 공헌을 높이 사 제59회 일본 드라마 아카데미 여우주연상을 거머쥐었다.