幼い頃より映画好きの母に連れられて映画館へ足を運び、映画女優を志す。12歳の時にフリーペーパー『沖縄美少女図鑑』Vol.4掲載のグラビアでデビュー。そのグラビアがマネージャーの目に留まり、沖縄に駆けつけたマネージャーによってスカウトされ芸能界入り。ローティーン向けファッション雑誌『ニコラ』の専属モデルを務めるなど、ファッションモデルとしてファッション誌や広告へ出演。 2007年にテレビドラマ『受験の神様』で女優としてデビュー。2008年12月、ソニーミュージックがプロデュースしたケータイ音楽ドラマ『DOR@MO』の1編『キミに歌ったラブソング』で初主演。2009年公開の役所広司初監督作品『ガマの油』でオーディションを経てヒロイン役に抜擢され劇場映画デビュー、「ポスト宮﨑あおい」として関係者の注目を集める。 沖縄と東京を行き来しつつ仕事をしていたが、高校進学を機に上京。 2011年にはロックバンド神聖かまってちゃんを巡る若者たちを描いた青春映画『劇場版 神聖かまってちゃん ロックンロールは鳴り止まないっ』で映画初主演し、第3回TAMA映画賞最優秀新進女優賞ならびに第26回高崎映画祭最優秀助演女優賞を受賞。また、第68回ヴェネツィア国際映画祭に出品された園子温監督作品『ヒミズ』で、最優秀新人賞にあたるマルチェロ・マストロヤンニ賞を受賞。2013年には映画『ヒミズ』『悪の教典』での演技により第36回日本アカデミー賞新人俳優賞を受賞。また出演映画3作品（『脳男』『地獄でなぜ悪い』『四十九日のレシピ』）での演技が評価され、第35回ヨコハマ映画祭および第56回ブルーリボン賞にて助演女優賞を受賞。また、2013年3月には舞台『八犬伝』で初舞台を踏む。 高校3年生だった2012年から2013年にかけては複数の映画やテレビドラマの撮影で多忙を極めたことから、現役での大学受験を断念。撮影現場にも参考書を持ち込んで受験に備えると、2014年、一浪で慶應義塾大学総合政策学部にAO入試での合格を果たす。 2014年には映画『私の男』でこれからの活躍を期待する若手俳優に贈られるニューヨーク・アジア映画祭 (New York Asian Film Festival) ライジング・スター・アワードを日本人で3人目の受賞。また、日本映画テレビプロデューサー協会よりその年に最も活躍した将来有望な俳優に贈られる2015年エランドール賞新人賞も受賞した。 2016年1月より日本テレビ『ぐるぐるナインティナイン』の人気コーナー「グルメチキンレース・ゴチになります!」パート17にコーナー史上最年少の新メンバーとして出演し、同時にバラエティ番組へ初のレギュラー出演となった。出演を引き受けた理由について「知名度を広めたい、と思いまして…」と回答している。 同年9月23日に、日本テレビ系金曜ロードSHOW! 特別ドラマ企画『がっぱ先生!』でテレビドラマ初主演。
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