2001年，綾瀨遙在NTV電視臺播放的電視劇《金田一少年之事件簿III》中作為女演員初次亮相。

　　綾瀨遙從廣島老家前往東京發展事業一段日子后，2002年憑借日劇《風の盆から》出道，之后演過《我的生存之道》、《幸福的王子》、《向黑杰克問好》等。不過令她聲名大噪的，是繼《向》劇后再同妻夫木聰一起演出著名導演行定勛執導的短片《JUSTICE》。

　　2004年，綾瀨遙從723人中脫穎而出，演出《在世界中心呼喚愛》的電視版。剃發飾演白血病患者角色，受到好評，獲第42回日劇學院賞最佳女配角 ?。

　　2006年，邀請到音樂制作人小林武史擔任監制，進軍歌壇，于3月24日推出首張單曲《Period》。

　　2007年7月11日，綾瀨遙主演的《螢之光》在日本電視NTV首播。

　　2008年，繼《JUSTICE》、《帥哥醫生》之后，與同門師兄妻夫木聰第三度合作，出演喜劇大師三谷幸喜執導的電影《魔幻時刻》。這也是三谷導演首次同時選用兩名年輕演員擔任重要角色。

　　2008年5月31日，主演電影《我的機器人女友》上映 ?，該片與《女座頭市》《愉快的飛行》一起獲得第21回日刊體育電影大獎最佳女主角獎 ?。2009年，綾瀨遙擔任的日劇《Mr.Brain》 ?和《仁醫》 ?的女主角，全年收視率分獲第一 ?、第三。

　　2010年，綾瀨遙憑借主演的《巨乳排球》首度登鼎影后寶座。同年9月25日，與藤木直人合作的夏季日劇《螢之光2》開播，最終回收視率高達17%，將平均收視率定格在了15+，成為了當之無愧的民營電視劇收視冠軍，而其“新生代日劇女王”的名銜實至名歸 ?。

　　2011年2月15日舉行第53屆日本藍絲帶電影獎頒獎典禮，綾瀨遙任藍絲帶頒獎司儀 ?。4月，綾瀨遙與大澤隆夫、中谷美紀主演《仁醫2》首播。4月20日，綾瀨遙主演的電影《豐臣公主》上映 ?。10月，綾瀨遙與木村拓哉、堺雅人主演《南極大陸》首播。

　　2012年12月9日，綾瀨遙推出了最新寫真集《原色綾瀨遙》。該寫真集記錄了她從21歲至27歲7年間的成長歷程，收錄了她許多尚未公開的珍貴照片 ?。

　　2013年1月6日，綾瀨遙與西島秀俊等主演《八重之櫻》。6月1日，綾瀨遙和佐藤健主演電影《完美的蛇頸龍之戀》上映，該片改編自日本人氣推理小說《完美的蛇頸龍之日》 ?。12月31日，綾瀨遙在第64屆NHK紅白歌會上首次演唱歌聲，16日NHK方面公布了這一消息。擔任紅組司儀的綾瀨作為特別企劃的一員，獻唱東日本大地震救援復興的主題歌《花開》 ?。12月15日，綾瀨主演的NHK大河劇《八重之櫻》迎來最終回，全50回的關東地區的平均收視率僅有14.6%，盡管比2012的《平清盛》有所上升，成為了大河劇史上第四低的收視紀錄 ?。

　　2014年，綾瀨遙主演初夏公開的電影《萬能鑒定師Q：蒙娜麗莎之瞳》，影片根據累計銷量達310萬部的松岡圭祐的懸疑系列小說改編。 ?同年獲選《夏日美女》第1名 ?。同年10月主演日劇《今天不上班》，飾演毫無戀愛經驗的30歲OL ?。

　　2015年3月30日，最新寫真集《SEA　STORIES　Haruka Ayase》（寶島社）發售，這本寫真集里收錄了綾瀨遙在意大利西西里島拍攝的150張照片，由攝影師高橋YOKO操刀拍攝。卷末的長篇采訪文中會有綾瀨遙出道至今的一些軼事，及她對工作、人生的一些看法 ?。同年6月13日，和長澤雅美、夏帆、廣瀨鈴共同主演的電影《海街日記》在日本上映，該片根據吉田秋生的原作小說改編，講述了在古都鐮倉居住的3姐妹與同父異母的妹妹重拾家族羈絆的溫情物語 ?。12月31日，擔任2016年第66屆NHK“紅白歌會”紅組主持。 ?

　　2016年1月15日，主演TBS電視劇《別讓我走》開播，在劇中與三浦春馬、水川麻美合作上演悲情三角戀 ?。3月19日，主演NHK大河玄幻劇《精靈守護人》開播，劇中講述了在人類與精靈共存的“神秘世界”，保鏢巴爾莎和皇子查穆一起冒險的故事，綾瀨遙在劇中飾演主人公巴爾莎 ?。6月4日，參演真人電影《高臺家的人們》上映，電影由森本梢子漫畫改編，講述了外表平凡熱愛妄想的OL平野木繪（綾瀨遙）與擁有讀心術特異功能的名門望族高臺家長男光正（齋藤工）之間的喜劇愛情故事 ?。

　　綾瀨遙出生于廣島的一個農家，“父母以種植毛豆、西紅柿、茄子和黃瓜等蔬菜為生”，這樣的成長背景造就了她天然純樸的性格。“私底下的綾瀨遙的萌人指數絕對不輸給《螢之光》中的雨宮螢，個性明亮溢滿笑容” ，綾瀨遙的一位同學透露大家聚在一起時，“她常充當開心果的角色，擅長模仿表演，無論何時都給人充滿朝氣的印象。當然，在遇到比賽時她就會有一股全力拼到底的干勁。”

　　2000年，綾瀨遙在讀高中一年級時，陪朋友參加第25屆TSC（Horipro舉行的新星選拔賽）比賽獲得特別獎，從而與Horipro簽約正式出道 ?。