2004年11月24日，與堀北真希、小池徹平等主演電視迷你劇集《放課后》在日本首播。
2005年10月15日，參與拍攝的電視劇《
野豬大改造》在日本首播。
2006年4月15日，主演的電視劇《辣妹掌門人》在日本首播。同年6月上映的電影《
死亡筆記》首次演出，飾演角色彌海砂。11月17日，在出售的PlayStation3游戲《源氏：神威奏亂》中，首次擔(dān)任配音工作。
2007年2月26日，與石原里美、加藤羅莎、香里奈等主演的電視迷你劇集《折翼的天使2》在日本首播。3月，電影《
海膽煎餅》上映，戶田惠梨香首次擔(dān)任主演。4月14日，與松田翔太、吉瀨美智子、渡邊一計(jì)等主演的電視劇《
欺詐游戲》在日本首播，在劇中飾演一名誠實(shí)善良的女大學(xué)生神崎直。同年，與臺灣演員周渝民合作拍攝電影《斗茶-teafight-》。
2008年，主演電視劇《流星之絆》，該劇在第59屆日劇學(xué)院賞中包攬了最佳作品，最佳男主、最佳女配、最佳導(dǎo)演、最佳編劇以及主題曲6個獎項(xiàng)，成為當(dāng)之無愧的大贏家。7月3日，與山下智久、新垣結(jié)衣等主演的電視劇《CodeBlue》在日本首播，在劇中飾演的角色緋山美帆子從醫(yī)大畢業(yè)后，經(jīng)過兩年的SuperRotation研修（就是一連串在醫(yī)院不同部門巡回當(dāng)值的艱苦研修），為了成為“直升機(jī)醫(yī)生”來到翔北救命中心。11月14日，參加了“赤坂Sacas”圣誕節(jié)燈飾的點(diǎn)燈儀式。12月，上新堂本兄弟時分別和KinKiKids的兩人對戰(zhàn)，展露其實(shí)力。
2009年1月10日，主演的電視迷你劇集《codeblue特別篇》在日本首播。1月19日，于電臺節(jié)目《SCHOOLOFLOCK！》里，宣布于節(jié)目畢業(yè)的消息。3月14日，與加藤和樹、若葉龍也、木村綠子等主演的電影《戀極星》在日本上映，飾演柏木菜月。4月16日，與天海佑希、竹野內(nèi)豐、溝端淳平等主演的電視劇《BOSS》在日本首播。5月1日，參與拍攝的電影《
俠盜石川》在日本上映，在劇中飾演夕霧太夫。7月18日，主演的電影《阿馬爾菲：女神的報(bào)酬》在日本上映。10月24日，參與拍攝的電影《不沉的太陽》在日本上映。11月3日，主演的電視劇《欺詐游戲2》在日本首播。11月7日，主演的電影《星降大洗城》在日本上映。
2010年1月11日，與山下智久、新垣結(jié)衣、椎名桔平等主演的電視劇《急救飛機(jī)緊急搶救2》在日本首播。3月6日，與松田翔太、田邊誠一、關(guān)惠美等主演的電影《詐欺游戲：終極之戰(zhàn)》在日本上映，在劇中扮演的神崎直是個不知道懷疑他人的純真女孩，在故事中經(jīng)常被騙。10月，TBS電視臺播出了《
SPEC》，其獨(dú)特的題材和緊張的節(jié)奏使得這部講述“超能力犯罪”的日劇成為大家關(guān)注的焦點(diǎn)。陸續(xù)推出的SP《SPEC～翔～》和電影《劇場版SPEC～天～》，也掀起了一陣熱潮。
2011年1月17日，與三浦春馬等主演的電視劇《你教會了我什么最重要》在日本首播，在劇中飾演修二未婚妻、英語老師上村夏實(shí)。4月14日，與天海佑希、竹野內(nèi)豐、玉山鐵二等主演的電視劇《BOSS2》在日本首播，警視廳搜查一課特別對策室刑警木元真實(shí)，從警視廳科學(xué)研究所調(diào)入。4月29日，與中谷美紀(jì)、蘆田愛菜等主演的電影《阪急電車》在日本上映。6月25日，參與拍攝的電影《安達(dá)盧西亞：女神的報(bào)復(fù)》在日本上映。10月1日，與市原隼人、竹山隆范等主演的電影《狗與警察》在日本上映。
2012年4月1日，主演的SP《SPEC～翔》在日本上映，是《SPEC》日劇版的延續(xù)。故事分兩部分，頭一半解釋了主角當(dāng)麻紗綾（戶田惠梨香）的SPEC，幾近完美地解釋了日劇版的最大謎團(tuán)，能和之前的劇情配合，讓觀眾覺得有說服力。4月7日，主演的SP《
SPEC：天》在日本上映。
2013年7月8日，與山下智久、香里奈、長澤雅美等主演的電視劇《SUMMERNUDE》在日本首播，飾演朝日的學(xué)妹，富家女，暗戀朝日多年。9月17日，與中谷美紀(jì)、松下奈緒、筒井道隆等主演的電視電影《花之鎖》在日本首播，在劇中飾演女大學(xué)生紗月，是登山部的古風(fēng)女生。10月23日，主演的電視電影《SPEC：零》在日本首播。11月，主演的電影《劇場版SPEC～結(jié)～》分為前后篇先后在日本上映，揭示了日劇《SPEC》系列的全篇完結(jié)。12月29日，主演的電視電影《大空港2013》在日本首播。
2014年1月3日，與大野智、佐藤浩市等主演的SP《
上鎖的房間SP》在日本上映；同年與生田斗真首次共演電影《
預(yù)告犯》，女主角戶田惠梨香在本片中飾演追查生田的精英女警，與之展開終極頭腦戰(zhàn)。與大泉洋、滿島光合演古裝電影《
投靠女與出走男》，將于2015年5月起在日本全國上映。與松坂桃李主演電影《愚人節(jié)》，將飾演有對人恐懼癥的孕婦，預(yù)計(jì)在明年4月1日上映。
2015年7月，與堤真一合作日劇《危機(jī)之神》，飾演頭腦聰明性格強(qiáng)勢的主人公的下屬薰。
