二〇二〇年，蓼沼优衣参与了日本知名偶像选拔活动“制コレ20”，凭借出色的表现最终荣获亚军，并以此为契机正式踏入演艺圈。同年九月，她与其他两位获奖者共同为写真集《Young Jump》进行拍摄，这部作品也成为她个人生涯中的首部写真集，标志着其演艺事业的起点。进入二〇二一年，她在四月九日播出的电视剧《生呀死呀父亲呀》中出演了一个角色，这是她早期重要的影视作品之一；该剧汇聚了吉田羊、国村隼以及松冈茉优等资深演员，并由山户结希与菊地健雄两位导演联手执导，为蓼沼优衣提供了宝贵的学习与展示平台。到了二〇二四年七月五日，她参演的另一部电视剧《富翁教师》正式与观众见面，此次演出是她首次涉足都市职场题材的剧集，尝试了与此前不同的角色类型；该剧由瑠东东一郎和西冈和宏共同执导，进一步拓展了她在影视领域的表演经验与发展空间。
蓼沼优衣在2020年参与了名为「制コレ20」的大型选秀活动，并在该比赛中凭借出色表现赢得了亚军荣誉，这次成功标志着她正式进入演艺圈。同年9月，她与另外两位同届获奖者一同受邀，为《Young Jump》杂志拍摄了一组专题写真，这成为她出道之后在公众面前的首次正式亮相。由于其外貌清新、气质亲切，蓼沼优衣逐渐被媒体和粉丝赋予了「国民的幼驯染」这一充满亲和力的称号，进一步提升了她在公众心目中的形象辨识度。