98年、TVドラマ「倶楽部6」で女優デビュー。「東京ゴミ女」（00）で映画に初出演し、「バトル・ロワイヤル」で存在感を放つ。金城一紀の直木賞受賞作を映画化した「GO」（01）でヒロインを演じ、日本アカデミー賞の最優秀助演女優賞と新人俳優賞をダブル受賞、一躍注目の若手女優になる。04年は「着信アリ」で映画初主演を飾り、興収85億円の大ヒット映画「世界の中心で、愛を叫ぶ」にも出演、TVドラマ「オレンジデイズ」は高視聴率を記録した。その後も「メゾン・ド・ヒミコ」（05）、「県庁の星」「日本沈没」（06）、「どろろ」（07）、「容疑者Xの献身」（08）、「食堂かたつむり」「大奥」（10）など話題作への出演が相次ぐ。12年にはキアヌ・リーブス主演「47RONIN」でハリウッドデビュー。17年大河ドラマ「おんな城主直虎」では主役を演じた。02年から音楽活動も始め、「黄泉がえり」（02）で演じたRUI名義で主題歌「月のしずく」を、TVドラマ「ガリレオ」（07）、映画「容疑者Xの献身」の主題歌を福山雅治とのユニット「KOH+」として、表現方法のひとつとして楽曲のリリースを続けている。
