日本福冈县出身。在福冈县福冈市中央区内的“鸟饲”地区长大。在当地的筑紫女子学园的初中及高中毕业。高中时代参加了演剧部。高中毕业后考入明治大学，学籍为农学部（生命科学科）。祖父是高中的生物教师，这是她选择农学部的理由。2014年毕业。
2009年，当时高三的山本美月成功获得了由《CanCam》《PS》《AneCan》《Oggi》四家女性杂志社联合举办的第1届【东京超级模特大赛】的冠军，在获得100万日元奖金的同时，也获得了可以登上这四家其中任意一家杂志封面的权利。她选择了《CanCam》，并与西山茉希、德泽直子共同登上了该杂志同年12月号的封面，成为专属模特，正式出道。
2011年，出演电视剧《一定要幸福》，由此作为演员身份展开了演艺生涯。
2012年，出演青春群像片《听说桐岛要退部》，这是她首次出演电影。10月，出演综艺节目《地球上的女人们》，这是她首次担任节目的常驻嘉宾也是她首次担任主持人。同年，出演米仓凉子主演的医疗剧《Doctor-X~外科医·大门未知子~》，这是她首次出演电视连续剧。
2013年，参演了山下智久、香里奈等人主演的现代爱情剧《SUMMER NUDE》。同年，在杂志《CanCam》10月号上独占封面，并接受了42页的特集采访，这种大规模的采访属于该杂志的特例情况。10月，出演木村拓哉主演的科幻剧《安堂机器人》。12月，担任电影《皮卡丘和神奇宝贝音乐队》的旁白，这是她首次担任声优。
2014年，参演了三浦春马主演的励志剧《我存在的时间》以及水嶋宏主演的漫改真人电影《黑执事》。同年，还参演了电影《东京难民》，并与桐谷美玲、有村架纯等人一起联合出演了科幻片《女子战队》。在7月起首播的电视剧《青色火焰》中，首次担任女主角。在手机剧《奇妙的恋爱物语》（恋爱的超能力者）一篇中，实现了首次主演。
2015年，与山本裕典一起主演了社会题材电影《东京公关女》，这是她首次主演电影。
2017年，主演漫改电影《蜜桃女孩》。同年7月22日，结束了《CanCam》杂志的专属模特生涯。
2018年，在其27岁之际发行了首本写真集《Mizuki》。
2019年，参演由冈田准一主演的漫改电影《杀手寓言》。
2020年，悬疑推理剧《午餐联谊侦探~恋爱、美食与谜团~》，是她首次主演的地上信号连续剧，为了配合角色，她将自己标志性的长发剪掉了35厘米。2021年，参演由冈田准一主演的动作喜剧电影《杀手寓言第二章》；10月28日，参演电影《三国志新解》。
杀手寓言第二章2021 饰演清水美咲 导演江口カン 主演冈田准一、木村文乃
三国志新解2020-12-11 饰演小乔 导演福田雄一
线2020-04-24 饰演高木玲子 导演濑濑敬久 主演菅田将晖、小松菜奈
杀手寓言2019 饰演美咲 导演江口カン 主演冈田准一
友罪2018-05 饰演杉本清美 导演濑濑敬久 主演生田斗真
去年冬天与你分离2018-03-00 饰演松田百合子 导演泷本智行 主演岩田刚典、山本美月、斋藤工
蜜桃女孩2017-05-20 饰演安达桃 导演神徳幸治 主演山本美月、伊野尾慧、真剑佑
少女2016-10-08 饰演草野敦子 导演三岛有纪子 主演本田翼、山本美月、真剑佑
贞子vs伽椰子2016-06-18 饰演仓桥有里 导演白石晃士 主演山本美月、玉城TINA、佐津川爱美
我是和尚2015-10-24 饰演越智京子 导演真壁幸纪 主演伊藤淳史、山本美月、沟端淳平
Mr.镜片超人2015-10-17 饰演辻村祐子 导演增田哲英 主演千叶雄大、山本美月、铃木杏树
东京公关女2015-08-22 饰演三崎玲奈（主演） 导演铃木浩介 主演山本美月、山本裕典、桐山涟
小野寺的弟弟·小野寺的姐姐2014-10-25 饰演冈野薫 导演西田征史 主演向井理、片桐入、山本美月
近距离恋爱2014-10-11 饰演名波菊子 导演熊泽尚人 主演山下智久、小松菜奈、小泷望
女子战队2014-06-07 饰演绀野すみれ 导演福田雄一 主演桐谷美玲、藤井美菜、高畑充希
东京难民2014-02-22 饰演川边瑠衣 导演佐佐部清 主演中村苍、大冢千弘、青柳翔
黑执事2014-01-18 饰演リン 导演大谷健太郎、佐藤敬一 主演水岛宏、刚力彩芽、优香
男子高中生的日常2013-10-12 饰演柳人 导演松居大悟 主演菅田将晖、野村周平、吉泽亮
绝叫学级2013-06-14 饰演黄泉 导演佐藤彻也 主演川口春奈、广濑爱丽丝、松冈茉优
听说桐岛要退部2012-08-11 饰演饭田梨纱 导演吉田大八 主演神木隆之介、桥本爱、东出昌大
午餐联谊侦探~恋爱、美食与谜团~[7] 2020-01-09 饰演天野唯花 主演濑户利树
完美世界 2019-04 饰演川奈亚美 导演- 主演松坂桃李
孤高的手术刀2019-01-13 饰演大川翔子 导演- 主演泷泽秀明
韦驮天：东京奥运的故事2019-01-06 饰演本庄
基督山伯爵-华丽的复仇-2018-04-19 饰演目黑堇
深夜中的SUPERCAR2018-03-28 饰演白雪 导演大桥守 主演唐泽寿明
刑警弓神2017-10-12 饰演氷川和美 导演西谷弘、加藤裕将 主演浅野忠信、神木隆之介
谎言战争2017-01-10 饰演二科枫 导演三宅喜重、宝来忠昭 主演草剪刚、藤木直人、水原希子
勇者义彦与被引导的七人2016-10-29 饰演弗洛利亚公主（第4、12话） 导演福田雄一 主演山田孝之、木南晴夏、ムロツヨシ
篮球恋爱青春2016-09-19 饰演羽鸟纱枝 导演并木道子 主演藤谷太辅
HOPE~未生~2016-07-17 饰演香月茜 导演河野圭太、城宝秀则、渊上正人 主演中岛裕翔、远藤宪一、濑户康史
临床犯罪学者火村英生的推理2016-01-17 饰演贵岛朱美 导演佐久间纪佳、明石广人 主演斋藤工、洼田正孝、优香
必杀仕事人20152015-11-29 饰演阿宫 导演石原兴 主演东山纪之、松冈昌宏、知念侑李
阴阳师2015-09-13 饰演青音 导演山下智彦 主演市川染五郎、堂本光一、山本美月
恋仲2015-07-20 饰演富永美玲 导演金井纮、宫木正悟 主演福士苍汰、本田翼、野村周平
昭和64年2015-04-18 饰演美云志织 导演井上刚、増田静雄 主演皮埃尔泷、木村佳乃、入山杏奈
地狱老师2014-10-11 饰演叶月伊津奈 导演佐久间纪佳、池田健司、明石広人 主演丸山隆平、桐谷美玲、速水重道
父亲的背影2014-07-20 饰演高城亚利沙（第2话） 导演山室大辅、鹤桥康夫、石桥冠 主演役所广司、满岛光、山本美月
青色火焰2014-07-18 饰演森永敦子 导演福田雄一 主演柳乐优弥、山本美月、黑岛结菜
我的生存时间2014-01-08 饰演村山阳菜 导演叶山浩树、城宝秀则、八十岛美也子 主演三浦春马、多部未华子、斋藤工
2009-07-26 第1届东京超级模特大赛 （获奖）
2019 第17届Clarino美腿大奖20代部门美腿大奖 （获奖）
山本美月为《Young Magazine》杂志拍摄了一组写真，她头戴兔耳，变身小兔精灵，十分可爱，灵气十足。（新浪评论）
导演神德幸治表示，“山本美月不仅是有完美的外表，更是拥有即便是遇到挫折也会忍住苦痛的这样像杂草般的韧劲性格。（网易娱乐）
导演汤山邦彦在谈到山本美月给《口袋妖怪》配音时表示，“山本的声音有种大姐姐的感觉，可以很好的拉近和孩子们的距离。山本不负所望，出色的完成了配音工作。她的旁白声仿佛已经融入到了口袋妖怪的世界，即随和又自然。”（人民网）
山本美月多部作品，其精湛的演技受到高度评价。演员山本裕典称赞山本美月是一位优秀的主演。他夸赞，山本美月从不喊累，心理素质极强。（人民网）
