二零一一年九月二十九日，SKE48举行了第四期生的选拔活动，此次选拔共吸引了五千八百八十八名申请者参与，经过多轮严格的审核与评选，最终有十六名应募者成功合格，成为了新晋的研究生。在随后的几年间，团队经历了持续的成长与阵容调整。直至二零一六年十二月六日，随着SKE48旗下Team E的正式组建，这批原属研究生的成员顺利完成了升格，正式成为了SKE48的官方认可成员，开启了她们在团队中的新阶段。
2月1日，由于需要专注于个人学业，她正式宣布暂停在SKE48的所有演艺活动。随后在3月1日，她顺利完成了高中学业，并从学校毕业。此后，她重新回归SKE48团队，继续参与组合的日常排练、演出及各项相关活动。
二零一四年一月十四日，她出席了于东京神田明神举办的传统成人仪式。同年四月十三日，SKE48正式公布了团队重组计划，她在此次组阁中被任命为Team KII的成员。随后的五月二十二日，在第五届AKB48选拔总选举的投票速报中，她以第八名的成绩崭露头角。至六月八日总选举正式开票时，她最终获得了第十七名的位次，并由此成为Under girls小组的中心成员。同年十一月二十日，随着SKE48第十三张单曲《賛成カワイイ!》的发行，她首次入选单曲的选拔阵容，标志着她偶像生涯的一个重要里程碑。
二零一五年一月二十四日，柴田阿弥荣幸获选为“GALAXY of DREAMS”项目成员之一，并由此成为三星Galaxy系列手机的代言人。随后在二月二十四日举办的AKB48Group大组阁祭中，她正式调回Team E。同年五月二十一日，第六届AKB48选拔总选举发布速报结果，柴田阿弥暂列第八位；至六月七日总选举正式开票，她最终获得第十五名，首次成功进入AKB48的选拔组。八月二十七日，她凭借AKB48第三十七张单曲《心のプラカード》首次入选AKB48的选拔单曲阵容。九月十四日，她出演了电视节目《有吉反省会》。时间来到二零一六年六月七日，在第七届AKB48选拔总选举中，柴田阿弥再次获得第十五名，连续第二年进入选拔组。同年十二月二日，她参与了《AKBホラーナイトアドレナリンの夜》第十八话的演出。二零一七年六月二十四日，柴田阿弥通过「ニコニコ生放送」平台举行的『SKE48柴田阿弥 卒の行〜CALL&RESPONSE〜』直播节目正式宣布，将于八月底从SKE48毕业，并因此辞退了SKE48第二十张单曲「金の爱、银の爱」的选拔活动。八月二十六日，她的毕业感谢祭『柴田阿弥卒业感谢祭〜でも阿弥ちゃんからは卒业しません!〜』成功举办。八月三十一日，柴田阿弥完成了在SKE48的毕业公演。随后在九月九日，她对外公布了自己今后的职业规划，宣布加入セント・フォース事务所，开启演艺生涯的新阶段。
二零一一年二月一日，鉴于学校方面长期规定学生不得在求学期间同时从事演艺活动，若继续参与艺能工作将导致无法顺利取得毕业资格，为此校方与本人进行了深入沟通。最终双方达成一致，即“在完成高中学业前必须暂停SKE48的相关活动，同时也不再更新个人博客”，以此作为允许毕业的前提条件。同年三月一日，她成功从高中毕业，随后便立即恢复了在SKE48的剧场公演及团体活动。次日，其个人博客也重新开始更新。她在博客中写道：“大家好，真是好久不见了。从今天起我又可以继续更新博客了，还请大家今后多多关照！首先，我想向大家表达衷心的感谢，同时也致以诚挚的歉意。这一次让如此多的各位为我担忧，真的非常对不起。因此，像之前那样无法参加公演、也无法更新博客的情况，大家都有目共睹，现在能像这样重新执笔，我由衷地感谢所有人的支持！我相信这段经历必将成为我成长道路上重要的一步。那种无法参加活动的不甘与遗憾，我绝不会忘记。而能再次与Team E的成员们一同站在舞台上，真的感到无比喜悦。今后我也会继续努力，以更出色的表现回报大家。请各位继续支持我哦~” 柴田阿弥在第五届AKB48选拔总选举中表现引人注目。该届选举投票于五月二十一日上午十点正式启动，至二十二日晚间在东京秋叶原AKB48剧场公布了速报结果。速报显示，指原莉乃以近乎第二名两倍的票数暂时领先，渡边麻友位列第二，而上届冠军大岛优子则暂居第三。其中，柴田阿弥成为一匹突出的黑马，以一万一千五百三十票的成绩跻身第八名，这一结果让众多粉丝感到惊喜与意外。柴田阿弥的招牌自我介绍词是：“我的魅力点在于这双大眼睛，希望能用眼中射出的光芒让各位心跳加速。”她在握手会等活动中因亲切细致的互动而广受好评，被誉为SKE48中擅长“神对应”的成员之一。