1996年，木村佳乃主演了NHK电视台的连续剧《元気をあげる～救命救急医物语》，由此正式出道。1月13日，参与拍摄的电视剧《银狼怪奇》在日本首播，饰演镜遥。4月19日，参与拍摄的电视剧《将太的寿司》在日本首播。10月11日，参与拍摄的电视剧《协奏曲》在日本上映，饰演辰巳响子。
1997年5月10日，参与拍摄的电影《失乐园》在日本上映，凭借在剧中的演出获得了日本电影学院奖最佳新人奖。
1998年4月20日，与中居正广、原田芳雄、今井翼主演的电视剧《手足情深》在日本首播，饰演服部奈奈。10月14日，与竹野内丰、山崎努、坂井真纪主演的电视剧《世纪末之诗》在日本首播，饰演羽柴里美。
1999年1月4日，与江角真纪子、反町隆史、加藤晴彦主演的电视剧《三十拉警报》在日本首播。7月5日，与福山雅治、中山裕介、武田铁矢主演的电视剧《无暇的爱》在日本首播，饰演小山田千草。
2000年1月14日，与柏原崇、石田壹成、金子贤主演的电视剧《爱神恶作剧》在日本首播，饰演春野息吹。1月22日，主演的恐怖电影《多重人格少女》在日本上映。10月12日，与唐泽寿明、反町隆史、凉主演的电视剧《恋爱症候群》在日本首播，饰演荒濑シズク。
2001年4月11日，与森田刚、原田龙二、上户彩主演的电视剧《新娘三颗星》在日本首播，饰演新庄美雪。
2002年4月10日，与中山裕介、饭岛直子、妻夫木聪主演的电视剧《婚礼策划者》在日本首播，饰演宇野美咲。6月8日，与中居正广、津田宽治、藤井隆主演的电影《模仿犯》在日本上映。8月13日，参与拍摄的电视剧《怪谈百物语》在日本首播，饰演阿菊-数盘怨女。
2003年2月15日，主演的电影《小岛之恋》在日本上映。11月8日，参与拍摄的电影《宛如阿修罗》在日本上映。11月29日，参与拍摄的电视迷你剧集《流转的王妃最后的皇弟》在日本首播，饰演小岛。
2004年1月17日，与长濑智也、深田恭子、赤坂七恵主演的电视剧《她已不在人间》在日本首播，饰演石井由佳里。
2005年2月19日，主演的电影《莓之破片》在日本上映。4月14日，与草剪刚、堤真一、松下奈绪主演的电视剧《为爱向钱冲》在日本首播，饰演铃木麻理子。9月3日，参与拍摄的电影《自由恋爱》在日本上映。10月1日，与市川染五郎、原田美枝子、今田耕司主演的电影《蝉时雨》在日本上映。
2006年1月15日，与竹野内丰、崔智友、速水重道主演的电视剧《轮舞曲》在日本首播，饰演一之濑明。7月5日，与远藤章造、馆广志、佐野史郎主演的电视剧《PS罗生门》在日本首播，饰演红谷留美。9月9日，参与拍摄的电影《伴舞女郎》在日本上映，饰演美浜礼子。10月5日，主演的纪录片《永远》在荷兰上映。
2007年2月24日，与土屋安娜、安藤政信、椎名桔平主演的电影《花魁》在日本上映，饰演高尾。5月12日，与石桥凌、丹尼尔·吉里斯、蜷川美穗主演的恐怖电影《出航噩梦》在日本上映，饰演齐藤百合。6月1日，参与拍摄的喜剧电影《导演万岁！》在日本上映。8月18日，参与拍摄的恐怖电影《传染歌》在日本上映，饰演兰子。9月15日，参与拍摄的电影《寿喜烧西部片》在日本上映，饰演静。
2008年1月26日，与荒川良良、冈田义德、田中直树主演的电影《完全没问题》在日本上映，饰演木下明。5月1日，参与拍摄的电影《相棒剧场版：绝体绝命42.195km东京大都市马拉松》在日本上映，饰演片山雏子。9月12日，有份参演了著名导演费尔南多·梅里尔斯执导的电影《盲流感》在巴西上映，此片还被作为第61届戛纳电影节开幕片。9月20日，与谷村美月、中越典子、山本太郎主演的电影《蛇少女》在日本上映，门前葵、一草；同日参与拍摄的电影《次郎长三国志》也在日本上映，饰演阿圆。12月13日，参与拍摄的电影《飞向天空，救援之翼》在日本上映，饰演鹰栖美那。
2009年1月4日，参与拍摄的电视剧《天地人》在日本首播，饰演阿凉。1月16日，与大野智、千纱、片濑那奈主演的电视剧《音乐孩子王》在日本首播。1月24日，参与拍摄的电影《无人守护》在日本上映，饰演尾上令子。2月7日，与江口洋介主演的电视迷你剧集《警官之血》在日本首播。4月23日，与藤木直人、夏川结衣、荻野目庆子主演的电视剧《女人阶梯》在日本首播，饰演牧村幸子。9月12日，与上野树里、寺肋康文、田中圭主演的电影《杀手·婚礼之路》在日本上映，饰演小林福子。11月21日，与大桥望美、胜村政信、星野真里主演的电影《生日快乐》在日本上映。
2010年6月5日，参与拍摄的电影《告白》在日本上映，饰演下村优子，凭借该片获得蓝丝带奖最佳女配角奖。7月22日，主演的电视剧《警视厅继续搜查班》在日本首播，在剧中饰演的是一名优秀的女刑警，头脑清晰，沉着冷静。8月28日，参与拍摄的电影《国王的游戏》在日本上映。
2011年1月23日，与荣仓奈奈、藤木直人主演的电视剧《决定不哭的日子》在日本首播，饰演佐野有希子。3月20日，与吉冈秀隆、中山裕介、麻生祐未主演的电视剧《CO移植协调者》在日本首播。4月12日，与杏、尾野真千子、凉主演的电视剧《丧失名字的女神》在日本首播，饰演千金小姐、社长夫人、典型名媛本宫莉娜。
2014年7月7日，参与配音的动画《面包超人：复活吧香蕉岛！》在日本上映，饰演阪娜。8月16日，与能年玲奈主演的电影《热血之路》在日本上映。
2015年3月，参演由水谷丰和成宫宽贵主演的《相棒第十三季》第18集，饰演片山雏子；参演中村伦也主演电影《星之丘Wonderland》。
2016年1月，参演由水谷丰和反町隆史主演的《相棒第14季》第10集，饰演片山雏子；参演根据真实事件改编的读卖电视台SP剧《我的生命》。接拍四月开播的富士台日剧《我的危险妻子》。参演黑木瞳的导演处女作《讨厌的女人》。10月15日，与室井滋共同主演的电视剧《母亲们的愿望》播出。
2017年，出演4月起播出的NHK晨间剧《雏鸟》。8月与棚桥弘至、寺田心出演电影《爸爸是坏人冠军》。
2018年：1月出演日剧《相棒》第300回纪念特别篇，第一次光头上镜扮演尼姑。2月3日，出演由锦户亮主演的电影《羊之木》在日本上映。
2019年，主演1月22日开播的日剧《后妻业》。出演三谷幸喜执导作品《我不记得了！》。
2020年，1月9日，出演富士台日剧《ALIVE癌症专门医生的病例》开播。
