新木优子的特技是吹小号和悠风号，兴趣是阅读、做动画编辑和短剧；是偶像组合桃色幸运草Z的粉丝，读小学的时候就被星探发掘。她是日本宗教团体“幸福科学教”的信徒。
2007年，参演森山直太朗的歌曲《太阳のにほひ》的MV。
2008年，首次担任主演的银幕处女作《锚を投げろ》在日本上映；同年，在阿部宽主演的暗黑校园电影《青鸟》里饰演了女学生片山舞。
2009年，参演香里奈主演的社会职场剧《真我霓裳》第7集。2010年，出演根据推理小说作家凑佳苗同名原作改编的悬疑电影《告白》。
2011年，与大政绚、染谷将太等人合作出演了剧情片《说谎的男孩与坏掉的女孩》。2012年，在与安田章大、莲佛美沙子、远藤要等人联袂出演的奇幻日剧《屠龙青年团》里饰演了憧憬东京生活的女孩“ユカ”。
2013年，在白石隼也主演的特摄剧《假面骑士Wizard》的第34、35集中登场；同年11月，与吉仓葵、柳乐优弥合作共演的青春爱情电影《能不能原谅你，我想想看》在日本上映。2014年，新木优子开始担任集英社杂志《non-no》的专属模特；同年10月1日，与音乐组合Galileo Galilei合作的单曲PV《Mrs. Summer》公开。
2015年，在与中川大志、武田玲奈、山崎紘菜合作出演的漫改日剧《监狱学园》里饰演了性格阳光直率的女学生“横山杏子”；10月10日，与特林德尔·玲奈、森宽和联合出演的美食剧《在蒂凡尼吃早餐 第1季》在日本NTV电视台播出；12月18日，发售个人的首本照片书《新木优子 photo book first.》；同年，新木优子还与尾藤亚衣、小桥宏美、仁科爱联袂出演了悬疑电影《家族游戏》中的单元故事《贫乳俱乐部》。
2016年，主演的温情电影《风之信》在日本上映；3月19日，参加了国立代代木竞技场第一体育馆举办的第22届“TOKYO GIRLS COLLECTION2016 SPRING / SUMMER”大型时装秀活动；7月，在北川景子主演的社会剧《卖房子的女人》中饰演了对卖房的事情漠不关心的前台小姐“室田まどか”；同月，新木优子还主演了富士电视台出品的科幻剧《恋恋外星人》，而这也是其首次担任连续剧的主演；9月24日，与志田未来、龙星凉等人联袂出演的纯爱电影《爱哭鬼皮埃罗的婚礼》在日本首映；同年，新木优子还主演了大学生就职题材电影《实习期》，饰演宽松世代的主人公“川仓晴香”。
2017年，与中岛裕翔联袂出演的美食电影《明天也有好吃的饭》在日本首映，并在该片中扮演了性格开朗向上的女生“上村小春”；4月，在与小栗旬、西岛秀俊、田中哲司等人合作共演的刑侦剧《CRISIS 公安机动搜查队特搜组》中饰演了技术高超的网络情报分析专家“大山玲”；同月，新木优子还参演了野田洋次郎主演的东京电视台深夜剧《百万日元的女人们》，并凭借在两部剧中的表现获得了第8届电视剧信心奖最佳新人奖；6月，确定担任悬疑电影《恶与假面的规则》的女主角，并在该片中挑战出演女公关角色；7月，在山下智久主演的医疗剧《Code Blue 3》中饰演了新加入急救直升机团队的医生“横峯あかり”；同月18日，发行个人的首本写真集《女朋友》；10月，出演玉森裕太主演的刑侦剧《重要参考人侦探》；同年，还与吉泽亮、杉野遥亮合作共演2018年上映的漫改电影《那个女孩的、俘虏》。
2018年，出演由山崎贤人主演的电视剧《绝命之吻》播出，剧中饰演资产百亿气质S的公主并树美尊；7月28日，出演的医疗剧《Code Blue 特别篇 -另一个战场-》播出；10月，出演的电视剧《金装律师》播出，饰演圣泽真琴。
2019年，富士台刑侦剧《Trace~科搜研之男~》开播，她在剧中扮演新人法医泽口。同年，和高良健吾主演《前男友狂》，10月起将在富士电视台播出。
2020年，其参演的富士台月九剧《金装律师2》开播，在剧中她继续扮演圣泽真琴。10月18日，主演的电视剧《海妖的忏悔》播出。
海妖的忏悔 2020-10-18饰演朝仓多香美 导演中前勇儿、村上正典 主演池内博之
金装律师2 2020-4-13饰演圣泽真琴 导演平野真、森胁智延、星野和成 主演织田裕二
前男友狂 2019-10饰演难波由里香 主演高良健吾
Trace~科搜研之男2019-01-07饰演泽口ノンナ 导演松山博昭、相泽秀幸 主演锦户亮、小雪、冈崎纱绘
金装律师 2018-10饰演圣泽真琴 导演土方政人、石井祐介、森胁智延 主演织田裕二、中岛裕翔、小手伸也
Code Blue 特别篇 -另一个战场- 2018-07-28饰演横峰朱里 导演野田悠介 主演成田凌
啦啦队之舞2018-07-13饰演藤谷 葵 导演金子文纪 主演土屋太凤、石井杏奈、朝比奈彩
致命之吻 2018-01-07饰演并树美尊 导演菅原伸太郎、明石广人 主演山崎贤人、门胁麦、菅田将晖
重要参考人侦探2017-10-20饰演早乙女果林 导演冢本连平、宝来忠昭、小松隆志 主演玉森裕太、小山庆一郎、古川雄辉
Code Blue 32017-07-17饰演横峰朱里 导演西浦正记 主演山下智久、新垣结衣、户田惠梨香
百万日元的女人们2017-04-13饰演开菜菜果 导演藤井道人、原广利、桑岛宪司 主演野田洋次郎、松井玲奈、武田玲奈
CRISIS 公安机动搜查队特搜组2017-4-11饰演大山玲 导演铃木浩介、白木启一郎 主演小栗旬、西岛秀俊、田中哲司
LOVE LOVE 外星人2016-07-13饰演石桥园美（主演） 导演三木康一郎 主演森绘梨佳、太田莉菜、久松郁实
卖房子的女人2016-07-13饰演室田まどか 导演猪股隆一、佐久间纪佳 主演北川景子、工藤阿须加、千叶雄大
在蒂凡尼吃早餐第2季2016-01-09饰演新井里沙 导演中茎强、御法川修、久保田充 主演特林德尔·玲奈、森宽和、德永绘里
监狱学园2015-10-25饰演横山杏子 导演井口升 主演山崎紘菜、中川大志、武田玲奈
总有一天要在蒂芙尼吃早餐2015-10-10饰演新井里沙 导演中茎强、御法川修、久保田充 主演特林德尔·玲奈、森宽和、德永绘里
假面骑士Wizard2013-05-05饰演清水千明（第34集 - 第35集） 导演中泽祥次郎 主演白石隼也、永濑匡、奥仲麻琴
屠龙青年团2012-07-17饰演ユカ 导演三木孝浩、松居大悟、上田诚 主演安田章大、远藤要、莲佛美沙子
真我霓裳2009-11-24饰演未知（第7集） 导演白木启一郎、本桥圭太 主演香里奈、黑木瞳、西岛秀俊
那个女孩的、俘虏2018-10-05饰演立花雫 导演宫胁亮 主演吉泽亮、杉野遥亮
恶与假面的规则2018-01-13饰演久喜香织 导演中村哲平 主演玉木宏
明天也有好吃的饭2017-01-07饰演上村小春 导演市井昌秀 主演中岛裕翔、美山加恋、冈山天音
圣之青春2016-11-19饰演店员 导演森义隆 主演松山健一、东出昌大、染谷将太
实习期2016-11-05饰演川仓晴香（主演） 导演吉田秋生 主演铃木友菜 / 冈本杏理 / 泉はる
爱哭鬼皮埃罗的婚礼2016-09-24饰演稲叶真纪 导演御法川修 主演志田未来、龙星凉
风之信2015-12-19饰演くるみ（主演） 导演向井宗敏 主演大杉涟、佐生雪、平田薰
家族游戏（短片合集电影）2015-08-01饰演《贫乳俱乐部》部分的主演 导演内田英治 / 木下半太 主演斋藤工、绪方义博、小林豊
能不能原谅你，我想想看2013-11-16饰演桥本マリ 导演金井纯一 主演吉仓葵、柳乐优弥、原扶贵子
女学生情结 放送部篇2013-08-17饰演江里口フタバ 导演小沼雄一 主演森川葵、门胁麦、近藤真彩
怖谭（短片合集电影）2013-08-02饰演《ベッドの下に》部分的主演 导演古贺奏一郎 主演中山绘梨奈、藤本七海、泽田汐音
说谎的男孩与坏掉的女孩2011-01-22饰演未知 导演瀬田なつき 主演染谷将太、大政绚、铃木京香
少女たちよ2011-00饰演未知 导演未公开上映
告白2010-06-05饰演未知 导演中岛哲也 主演松隆子、桥本爱、三吉彩花
青鸟2008-11-29饰演片山舞 导演中西健二 主演阿部宽、本乡奏多、荒井萌
锚をなげろ2008-05-24饰演直美（主演） 导演船曳真珠 主演広瀬斗史辉、比嘉爱、足立昌弥
2007年08月08日《太阳のにほひ》森山直太朗
2009年10月28日《LadyDon'tCry》D-51
2010年08月04日《echoes》universe
2011年05月11日《SomedayAgain〜また会う日まで〜》Love
2011年09月07日《ごめんね、ママ》YU-A
2011年11月09日《真面目な人》suzumoku
2013年07月17日《forYOU。》ハジ→
2014年10月01日《Mrs.Summer》 GalileoGalilei
2016年《仆らのために…》ケツメイシ
2017 第8届电视剧信心奖 最佳新人奖 CRISIS 公安机动搜查队特搜组、百万日元的女人们 （获奖）
新木优子开朗又率直，和小春（电影角色）的个性十分相似。（中岛裕翔评）新木优子演技自然，看起来严肃认真的样子，但笑起来感觉很爽朗，非常有魅力。（制作人丹羽多闻安德烈评）
新木优子皮肤白皙，清纯可人；全身上下都洋溢着让人很舒服的透明感，眉眼间的气质非常独特（新浪娱乐评）新木优子清爽的笑颜和高挑的身材令她广受关注，如太阳般的开朗气质的她最适合演绎邻家少女风了。（网易娱乐评）新木优子自然不做作的笑容，搭配随意甜美的穿搭，尽显清纯俏皮的少女模样。（米娜时尚网评）
