演藝經曆
1997年8月，在“第7屆全日本國民美少女比賽”中獲得審查員特别獎。1999年，作為4人組合Z-1的成員出道。
2000年，通過出演電視劇《拭去淚水》開啟演員生涯。2001年，在《3年B組金八先生第六季》中，因飾演患有性别焦慮症的學生鶴本直而受到關注。2002年，停止了有關Z-1的音樂活動，并在8月推出個人首張單曲《Pureness》，開始了以個人身份在音樂方面的發展。
2003年3月，發行首張錄音室專輯《AYAUETO》。5月10日，主演其個人首部電影《少女殺手阿墨》，飾演女武士阿墨，并憑借該片獲得第13屆日本電影評論家大獎的新人獎，以及第27屆日本電影學院獎的優秀女演員獎和新人演員獎。7月，在電視劇《獻給一個夏天的爸爸》中首次擔任主演。
2004年1月，主演電視劇《網球甜心》，并憑借該片獲得第40屆日劇學院獎的女主角獎。9月，主演該劇的特别篇《網球甜心~通往奇迹的挑戰~》。12月25日，主演電影《競賽迪納員》；并于同年年底在第55屆NHK紅白歌合戰中首次登場。2005年2月，主演根據川端康成獲諾貝爾文學獎的同名小說改編的電視劇《古都》，并在劇中一人分飾兩角。3月12日，繼續主演電影《少女殺手阿墨2：愛與死》。4月，主演改編自浦野千賀子所著同名漫畫的電視劇《排球女将》。
2006年2月，在電視劇《折翼的天使們》的第一部分“名媛”中擔當主演。4月，主演富士電視台電視劇《甜心空姐》，劇中飾演空姐美咲洋子。7月，主演電視劇《下北Sundays》。
2007年2月，主演改編自李香蘭（山口淑子）所著《李香蘭自傳》的東京電視台電視劇《李香蘭》，劇中飾演李香蘭。4月，主演改編自2001年韓國同名電視劇的劇集《情定大飯店》。9月，主演TBS電視台劇集《輪違屋系裡~女人們的新撰組~》。10月，在其主演的電視劇《我的野蠻老媽》中，飾演母親早亡的單親少女川野鲇。
2008年4月，主演改編自同名漫畫的電視劇《熱血律師》。10月，主演愛情電視劇《公主與窮太郎》，劇中飾演富家女美田園愛麗絲。2009年4月，出演中居正廣主演的富士台電視劇《結婚萬歲》。6月發行第16張單曲《Smilefor.../もう一度だけ》。
2010年4月，主演推理懸疑劇《絕對零度》，該劇首集就刷新了她自《甜心空姐》之後主演日劇的首集最高收視率18%。8月，主演愛情劇《十年後我依然愛你》，9月，主演電視劇特别篇《愛能看見~寄宿在盲夫妻的小生命~》。同年9月，日本日經雜志公布廣告界身價最高的女演員，上戶彩以441萬日元排名第一。年底公布的廣告代言數量連續3年排在第一。10月，出演竹野内豐主演的電視劇《流星》，并憑借該劇獲得第67屆日劇學院獎的女配角獎。
2011年7月，主演電視劇特别篇《絕對零度~未解決事件待命搜查~特别篇》以及正劇《絕對零度～特殊犯罪潛入捜査～》
2012年7月，主演電視劇《金子美鈴物語~大家都不同，大家都很好~》。2013年1月，與飯島直子共同主演電視劇《陽光照耀的未來》，7月，在電視劇《半澤直樹》中飾演男主角半澤直樹的妻子半澤花，該劇的平均收視率為2013年全日本電視節目平均收視率第二名。10月12日，主演電影《阿信》，飾演濱田心音的母親。12月14日，主演的電影《武士的菜單》在日本首映。
2014年4月，在電視劇《陽光照耀的未來特别篇》中繼續擔任主演。7月，主演電視劇《晝顔》，該劇憑借13.9%的平均收視率獲得好評。2015年4月，出演木村拓哉主演的電視劇《I'mHome》，劇中飾演木村的妻子家路惠。2016年4月23日，擔任動畫電影《瘋狂動物城》日語版中主角兔朱迪的配音。2017年6月10日，與齋藤工共演的電影版《晝顔》公映。
2018年3月，與竹野内豐共同主演東京台建台紀念電視劇《午夜日志：追查消失的綁匪！第七年的真相》。4月，在動畫片柯南的劇場版《名偵探柯南：零之執行人》中，為律師橘境子配音。同年，參與拍攝電視劇《熱愛太陽的人~1964那天的殘奧會~》。
2019年，參演3月26日播出的關西電視台開局60周年特别劇《我一笑》，在劇中飾演鈴木誠子。
個人生活
交友
女演員酒井彩名是上戶彩高中時代的朋友。becky是她從10幾歲就開始認識的朋友。
戀愛
2003年，上戶彩與V6組合成員之一的森田剛相戀。2010年4月，上戶彩首次承認了與森田剛的戀愛關系。同年9月，戀愛了八年的兩人分手。
婚姻
2012年9月14日，上戶彩和日本組合EXILE成員HIRO（五十岚廣行）正式注冊結婚。入籍當天正好也是上戶彩的生日，兩人邂逅的契機是上戶彩作為Z-1成員出道時，HIRO的朋友對她進行了舞蹈的指導。
2015年4月12日，通過所屬事務所正式發表了懷孕的消息。同年8月19日，上戶彩宣布已在東京都内的醫院順利産下長女，母女健康。
2019年6月11日，上戶彩宣布懷孕，她與HIRO的第二胎将于翌月出生。7月27日，宣布順利産下二胎男寶寶，母子平安。
人物評價
以國民美少女身份出道的上戶彩，憑借着與山口百惠有幾分相似的外形，赢得了日本民衆的好感，在電影、電視、廣告圈都發展得有聲有色。上戶彩具備了校園美女的特質，形象健康可愛，她擁有那種不斷向上的旺盛的精神力量。而且她和她所扮演的美空雲雀一樣，是一個清新且擁有美妙心靈的人。（東方網、《新聞午報》、制作人石井深子評）
邀請上戶彩主演電視劇《古都》，是因為上戶彩不隻是一個很開朗的人，還有一種‘陰’的特質，因此才決定起用她。（朝日電視台制作人桑田潔評）
社會活動
2008年10月，上戶彩出席了東京都的“禁止酒後駕車TOKYO活動”，為建立良好的行車秩序現身說法。
