2006年，川岛海荷通过参演电视剧《比谁都爱妈妈》以演员身份正式出道；同年10月，参演了松隆子主演的日剧《演员之魂》。
2007年，结成音乐组合“9nine”；接着出演了大泽隆夫主演的温情治愈电影《如果能在天国与你相遇》；11月，参演了医疗电视剧《医龙》第二部的第6、7集。
2008年，川岛海荷参演了医疗剧《紧急救命》的第一集；接着出演了三浦春马主演的日剧《血色星期一》，并在剧中饰演了男主的妹妹高木遥而被更多观众熟知喜爱。
2009年，参演了菅野美穗主演的刑侦剧《神探奇奈》的第二集；接着出演了温情电视剧《爱与宽恕》，并凭借此剧获得了国际电视剧庆典2009年最佳新人赏；10月24日，主演的爱情电影《手机男友》在日本上映，这也是川岛海荷首次担任电影的主演；11月，在NHK电视台出品的大河剧《天地人》中饰演了千姬一角。
2010年，川岛海荷又出演了日剧《血色星期一》的第二部；4月，出演了大野智主演了的喜剧《怪物小王子》；7月，与韩国男演员金田哲共同主演了爱情喜剧电影《我的坏前辈》；9月，川岛海荷搭档市原隼人共同为好莱坞3D立体奇幻动画《守卫者传奇》担当声优，这也是二人首次挑战声优工作；接着主演的现代爱情剧《开到世界尽头的花》在日本播出；12月，所在的团体组合9nine推出了单曲《CrossOver》；同年还参演了草剪刚主演的短篇日剧《99年的爱》。
2011年，川岛海荷主演了犯罪推理日剧《天堂之花》；3月8日，所属的5人女子组合9nine在东京池袋SUNSHINE喷泉广场，为新单曲《SHINING☆STAR》举行了发行活动；5月，参演了校园喜剧《高中生餐厅》；6月，在西田敏行主演的温情电影《守护星星的小狗》中饰演了清纯少女村川有希；7月，出演观月亚里莎主演的温馨家庭剧《华和家四姐妹》；12月，川岛海荷所在的团体组合9nine演唱了日剧SP《乱马》的主题曲，并于21日发行了单曲《滴滴答答☆NITE》。
2012年，川岛海荷主演了日剧SP《耀子和我们的夏天》，在剧中扮演了坚强励志的高中棒球队女子经理人大崎耀子；随后，为了纪念高中毕业出版了写真集《海风》；4月，出演了锦户亮主演的温情日剧《爸爸是偶像》；9月，川岛海荷参与了3D动画片《精灵旅社》的声优工作，并为剧中的吸血鬼少女配音；10月，主演的动作喜剧《好好！僵尸女孩～东京电视台战记～》在日本播出。
2013年，川岛海荷出演了深夜剧《背心战士》；6月，发行了团体专辑《EvolutionNo.9》；7月，在玉森裕太主演的剧情片《歌舞伎华之恋》中饰演了一名喜欢歌舞伎的女高中生千叶文目；10月，在户田惠梨香主演的日剧SP《SPEC：零》中饰演了一名神秘的不良少女上野真帆。
2014年，川岛海荷出版了个人写真集《海荷20岁》；10月，出演了织田裕二主演的金融电视剧《股价暴跌》；12月，与藤原纪香、吉田荣作、川口春奈等人共同出演了悬疑推理日剧SP《这本推理小说真厉害：来自畅销作家的挑战书》。
2015年，川岛海荷出演了井上真央主演的大河剧《花燃》，在剧中饰演了高须糸一角。
2016年4月，川岛海荷宣布正式退出团体组合9nine，选择专心发展演员事业；6月，参演安田成美主演的悬疑剧《早晨终将来临》；10月2日，出演由齐藤由贵主演的电视剧《我心怅然：想触碰彩虹的女人》播出。
2017年11月10日，与杰尼斯WEST全体成员共同主演的网剧《炎之转校生REBORN》播出。担任晨间情报节目《ZIP！》综合主持人。
2018年，为《精灵旅社3：疯狂假期》女主梅维丝配音。
2019年4月21日，在东京出席写真集《月刊川岛海荷·元》的发售纪念活动。
