2010年10月，通过出演日本电视台出品的综艺节目《アイドルの穴?日テレジェニックを探せ!?》正式出道；同年6月，成功入选女性新人偶像选拔项目“日テレジェニック2010”；9月，以登上杂志《B.L.T.》的企画“B.L.TRAVELファンイベントバスツアー”为契机，成为事务所非公认偶像单元“LPG”的成员。
2013年4月24日起，开始不定期参与WOWOW电视台综艺节目《WOWOWぷらすと》的录制，并在该节目中担任MC一职；11月27日，内田理央终于成为事务所认可的“LPG”活动Vol.1的正式成员；同年，内田理央还出演了个人演艺生涯里的首部电视剧《飞翔情报室》。
2014年3月21日，入选“剧団マツモトカズミ”的第一批正式成员；同月25日，从日本大学法学部顺利毕业；10月，通过参演朝日电视台出品的特摄剧《假面骑士Drive》实现演员身份出道，凭借在该剧中饰演美丽女警“诗岛雾子”一角受到大众关注。
2015年10月，开始担任时尚杂志《MORE》的专属模特；同月，在新垣结衣主演的推理剧《掟上今日子的备忘录》里饰演了擅长武术的可爱女孩“幕间真来”。
2016年1月，与间宫祥太朗、浦井健治、松井玲奈等人联袂出演了漫改喜剧《尼采老师》；3月，主演的惊悚恐怖电影《电锯少女血肉之华》在日本上映；6月28日，发售个人的第三本写真集《24歳のサマーガール》；7月，加盟生濑胜久主演的美食剧《侠饭》；同年9月25日，开通个人官方粉丝俱乐部；10月，参演新垣结衣主演的爱情喜剧《逃避虽可耻但有用》。
2017年1月，与加藤小雪、伊藤淳史、成田凌等人联袂出演了富士电视台日九档喜剧《大贫乏》；3月，参演的律政题材SP特别剧《北风和太阳的法庭》在日本电视台播出；4月，与高梨临、田中圭、土村芳等人合作出演了爱情喜剧《爱情败犬向前冲》；同年，还担任了悬疑推理日剧《朋友游戏》的女主角。
2018年，出演朝日台喜剧《大叔的爱》，饰演个性直爽的居酒屋女招待荒井千寻，凭借该剧获得获得第22届日刊体育日剧奖最佳女配角奖。
2020年1月8日，她主演的漫改深夜剧《下辈子我再好好过》开播，在剧中饰演性奔放的“性依存系女子”大森桃江。
