1986年，13岁的深津绘里赢得原宿小姐大奖。
1988年，深津绘里以艺名水原里绘参演了由金子修介执导的剧情片《世纪末暑假》，该片为其电影处女作；随后，深津绘里又以高原里绘的艺名，展开偶像歌手的活动，但她在演唱方面不算成功，5年间只灌了数张唱碟。
1989年，与寺肋康文主演了金田龙执导的爱情恐怖片《满月之吻》，由此获得第13届日本电影学院奖最佳新人奖和第9届罗马幻想电影节最佳女主角等奖项。
1990年，参演了由织田裕二、的场浩司、绪形直人、白川由美、长谷川真弓、田中美佐子等主演的电视剧《高校三侠》，该剧是深津绘里首次参演电视剧；7月，深津绘里第一次主演电视片《天堂日本》。
1996年，深津绘里得到森田芳光的赏识，出演了其执导的爱情电影《春天情书》，这是其首次担任主角的电影，其在片中饰演痛失恋人的孤独女子，因此获得第20届日本电影学院奖最佳女主角提名。
1999年，深津绘里与中山忍、椎名桔平、水野美纪等主演了电视剧《她们的时代》，在剧中饰演职业女性“羽村深美”，最终获得第22回日剧学院赏最佳女主角。
2000年，搭档佐藤浩市、稻森泉等，主演了爱情喜剧《天气预报的恋人》，因此获得第25回日剧学院赏最佳女配角奖。
2001年，与常盘贵子、山下智久主演了由武内英树执导的清新职场剧《正义代书战士》，深津绘里饰演乍看理性，一旦暴走便一发不可收拾的大野代书事务所的代书“荣田千春”，并凭此角色获得第28回日剧学院赏最佳女配角奖。
2002年，深津绘里与堤真一、矢田亚希子、西村雅彦合作主演的爱情电视剧《爱的力量》首播，其饰演了工作、爱情运都乏善可陈的30岁女人“本宫藤子”，由此获得第32回日剧学院赏最佳女主角奖；4月15日，在与木村拓哉、明石家秋刀鱼等人主演的爱情电视剧《从天而降的一亿颗星星》中，饰演了明石家秋刀鱼的妹妹“堂岛优子”。
2003年，搭档大竹忍、黑木瞳、深田恭子，主演了由森田芳光执导的家庭情感剧《宛如阿修罗》，深津绘里饰演家中三女儿“竹泽泷子”，获得了第27届日本电影学院奖最佳女配角奖。
2006年，与香取慎吾、伊藤淳史等人主演了改编自中国古代四大名著的同名神话电视剧《西游记》，深津绘里在剧中饰演为众人所尊敬的伟大法师“唐三藏”。
2008年，与木村拓哉、阿部宽、加藤罗莎等人主演的由泽田镰作执导的励志电视剧《CHANGE》首播，深津绘里在剧中饰演辅佐木村拓哉的秘书“美山理香”，因而获得了第57回日剧学院奖最佳女配角奖提名；6月7日，由三谷幸喜编导，佐藤浩市、妻夫木聪主演的喜剧电影《魔幻时刻》上映，深津绘里因在片中饰演黑帮组织老大情妇“高千穗真里”而获得第3届亚洲电影大奖最佳女演员提名。
2010年，搭档妻夫木聪，主演了日籍韩国导演李相日执导的剧情片《恶人》，深津绘里饰演了通过约会网站认识了杀人犯妻夫木聪并与之逃亡的女店员“马込光代”，凭此角色获得第34届日本电影学院奖最佳女主角。
2011年，深津绘里搭档西田敏行，主演了喜剧电影《了不起的亡灵》，其在片中饰演三流律师“宝生绘美”，该片上映16天，票房收入即达到近22亿日元（约合1.8亿人民币），观影人数突破180万。
2012年，深津绘里与瑛太首次合作，主演了长冢圭史导演的舞台剧《玻璃动物园》；9月1日，与织田裕二、柳叶敏郎和内田有纪共同出演的电视剧《跳跃大搜查线2012特别篇》播出。
2014年，与染谷将太、阿部贞夫等共同出演了该剧漫画改编的科幻剧情片《寄生兽》，深津绘里饰演被寄生兽入侵后却与寄生虫和平共处的“田宫良子”。
2015年，主演了根据日本小说家汤本乡树实同名小说改编的奇幻爱情电影《岸边之旅》，深津绘里在片中饰演浅野忠信的妻子“瑞希”，并获得第89届电影旬报十佳最佳女主角。
2017年，与小日向文世共同主演的电影《生存家族》将在日本上映。
跳跃大搜查线2012特别篇2012-09-01 饰演恩田蓳 导演本广克行 主演织田裕二
了不起的偷拍~完美无缺的门房2011 饰演西条三惠 导演三谷幸喜，河野圭太 主演西田敏行，阿部宽，竹内结子
驿路2009-04-11 饰演福村庆子 导演杉田成道 主演役所广司
改变2008 饰演美山理香 导演泽田兼作，平野真 主演木村拓哉
CHANGE2008 饰演美山理香 导演泽田镰作，平野真 主演木村拓哉，阿部宽，加藤罗莎
西游记2006 饰演三藏法师 导演泽田兼作 主演香取慎吾
爱情慢舞2005-07-04 饰演牧野衣咲 导演永山耕三，成田岳 主演妻夫木聪
川流入海2003-12-21 饰演多实 导演清水一彦 主演中山裕介，渡边谦，小林聪美
从天而降的一亿颗星星2002-04-15 饰演堂岛优子 导演中江功，平野真 主演明石家秋刀鱼，木村拓哉
爱的力量2002-01-10 饰演本宫藤子 导演若松节朗，村上正典 主演堤真一
正义代书战士2001-01-11 饰演荣田千春 导演武内英树 主演常盘贵子
忠臣藏1/472001 饰演堀部穗理 主演木村拓哉
天气预报的恋人2000-04-10 饰演金子祥子 导演星田良子，泽田兼作 主演佐藤浩市，稻森泉
闪亮的人生3 2000 饰演天野光
她们的时代 1999 饰演羽村深美 导演武内英树 主演椎名桔平
闪亮的人生2 1999 饰演天野光
跳跃大搜查线之消灭秋季犯罪特别篇1998 饰演恩田堇 导演泽田兼作 主演织田裕二，柳叶敏郎
闪亮的人生1998 饰演天野光 导演河毛俊作，石坂理江子 主演柳叶敏郎
德川庆喜1998 导演天璋院 主演本木雅弘
跳跃大搜查线1997 饰演恩田菫 导演本广克行，泽田兼作 主演织田裕二
跳跃大搜查线之岁末警戒特别篇1997 饰演恩田菫 导演本广克行 主演织田裕二，柳叶敏郎
成田离婚1997 饰演结城玲子 导演高丸雅隆，铃木雅之 主演草剪刚，濑户朝香
透明人间1996 饰演笹森飞鸟 导演吉野洋，猪股隆一，古贺伦明 主演香取慎吾
难波金融道1996 饰演高桥正子 主演中居正广，绪形拳
最高的单恋1995 饰演加藤久留美 导演河毛俊作 主演本木雅弘
青春无悔1994 饰演亮子 导演中江功，木村达昭 主演荻原圣人，木村拓哉
为爱而活1994 饰演土岐小织 导演河毛俊作，田岛大辅，通口彻 主演安田成美，岸谷五朗
20岁的约束1992 饰演泽井茜 导演永山耕三，中江功 主演牧濑里穗，稻垣吾郎
在爱的名义下1992 饰演高井桐子 导演永山耕三，杉山登 主演铃木保奈美，江口洋介
世界奇妙物语第三季1992 主演近藤敦
生存家族2017 饰演妻子 导演矢口史靖 主演小日向文世
寄生兽 真人版：完结篇2015 饰演田宫良子 导演山崎贵 主演染谷将太，阿部隆史
岸边之旅2015 饰演瑞希 导演黑泽清 主演浅野忠信
寄生兽2014 饰演田宫良子 导演山崎贵 主演染谷将太，阿部隆史
跳跃大搜查线最终篇：新的希望2012 饰演恩田堇 导演本广克行 主演织田裕二，柳叶敏郎
了不起的窃照：完美的接待员2011 导演三谷幸喜 主演浅野忠信，竹内结子
了不起的亡灵2011 饰演宝生绘美 导演三谷幸喜 主演西田敏行
跳跃大搜查线3：开释罪犯！2010 饰演恩田堇 导演本广克行 主演织田裕二
恶人2010 饰演马込光代 导演李相日 主演妻夫木聪
女孩物语2009 饰演菜都美 导演森冈利行 主演大后寿寿花
夏威夷少年2009 导演真田敦 主演冈田将生，倍赏千惠子
魔幻时刻2008 饰演高千穗真里 导演三谷幸喜 主演佐藤浩市，妻夫木聪
西游记2007 饰演三藏 导演泽田兼作 主演香取慎吾
博士的爱情方程式2006 饰演杏子 导演小泉尧史 主演寺尾聪
宛如阿修罗2003 饰演竹泽泷子 导演森田芳光 主演大竹忍，黑木瞳，深田恭子
跳跃大搜查线2 ：封锁彩虹桥2003 饰演恩田堇 导演本广克行 主演织田裕二，柳叶敏郎
极盗狂热份子2000 导演本广克行 主演金城武
跳跃大搜查线特别篇：夏末女警物语1998 导演本广克行 主演内田有纪
跳跃大搜查线：湾岸署史上最恶三日1998 饰演恩田堇 导演本广克行 主演织田裕二，柳叶敏郎
春天情书1996 饰演藤间美津江 导演森田芳光 主演内野圣阳
满月之吻1989 导演金田龙 主演寺肋康文
世纪末暑假1988 饰演则夫 导演金子修介 主演大宝智子
2008-08-20 第57回 日剧学院赏最佳女配角 CHANGE （提名）
2002-04-05 第32回 日剧学院赏最佳女主角 爱的力量 （获奖）
2001-03-28 第28回 日剧学院赏最佳女配角 正义代书战士 （获奖）
2000-06-21 第25回 日剧学院赏最佳女配角 天气预报的恋人 （获奖）
1999-09-22 第22回 日剧学院赏最佳女主角 她们的时代 （获奖）
2012 第35届 日本电影学院奖最佳女主角 了不起的亡灵 （提名）
2011 第34届 日本电影学院奖最佳女主角 恶人 （获奖）
2004 第27届 日本电影学院奖最佳女配角 跳跃大搜查线2 ：封锁彩虹桥 （提名）
2004 第27届 日本电影学院奖最佳女配角 宛如阿修罗 （获奖）
1999 第22届 日本电影学院奖最佳女配角 跳跃大搜查线：湾岸署史上最恶三日 （提名）
1997 第20届 日本电影学院奖最佳女主角 春天情书 （提名）
1990 第13届 日本电影学院奖最佳新人奖 满月之吻 （获奖）
2011 第34届 蒙特利尔国际电影节最佳女演员 恶人 （获奖）
2011 第35回 报知映画赏最佳女主角 恶人 （获奖）
2011 第23回 日刊体育映画大赏最佳女主角 恶人 （获奖）
2009 第3届 亚洲电影大奖最佳女演员 魔幻时刻 （提名）
2004 第28届 报知映画赏最佳女配角 宛如阿修罗 （获奖）
1989 第9届 罗马幻想电影节最佳女主角 满月之吻 （获奖）
2015 第89届 最佳女主角 《岸边之旅》《寄生兽 完结篇》 （获奖）
深津绘里娇小玲珑，并不是十分美丽的演员，在她身上有一股古灵精怪的气质，这让她显得十分独特。（东北新闻网评）
深津绘里是一直保持平民式低调姿态的实力派女演员，她可以素面朝天出现在镜头中，还是难掩灵秀之气。（网易评）
1973年出生的深津绘里实力美貌兼具。在《恶人》中，她演绎了渴望感情生活的痴情女子，当佑一走向警局试图自首时，她的泪眼中带着不甘与不舍，而面对困局时躁动的佑一，她的复杂表情层次丰富，把光代的母性光辉发挥到极致。（信息时报评）
