二零一九年二月二十六日，菱田未渚美正式获选为《女孩x战士》系列第三季作品《秘密×战士幻影甜心》的主要演员之一，并在剧中扮演樱衣心美这一重要角色；随后在三月二十九日，她与“miracle²”成员小田柚叶、“magical²”成员隅谷百花、鹤屋美咲、增田来亚、小川樱花以及“mirage²”成员山口绮罗、原田都爱共同组建了全新的女子组合Girls²；四月六日，她跟随《秘密×战士幻影甜心》的派生团体“mirage²”于《“魔力纯心×幻影甜心”交接活动》这一舞台上正式宣布出道；六月二十六日，菱田未渚美随Girls²组合以团体形式正式开启演艺活动；同年十一月十七日，《秘密×战士幻影甜心》宣布将改编为电影，菱田未渚美再次受邀出演电影版中的樱衣心美一角。作为おはガール from Girls²的成员，她在二零二零年二月二十日随Girls²为《猫猫日本史~龙马的一塌糊涂时间旅行!~》电影献唱了主题曲《ぐるぐる》；四月二日，组合又为东京电视台播出的动画《GO!GO!阿童木》演唱了全新的片尾曲《ズッ友Heart Beats!》；四月六日，菱田未渚美与山口绮罗、原田都爱、石井兰一同加入“おはガール from Girls²”，并成为《おはスタ》节目每周三的固定出演嘉宾；同一天，在该节目内以Girls²为原型创作的原创动画《女学。～圣女斯克威尔学院～》开始播出，菱田未渚美也由此成为该动画派生组合“west²”（ウェスト・ウェスト）的一员；七月十日，她随Girls²为吉野北人主演的漫改爱情电影《我太受欢迎了该怎么办》演唱了同名主题曲；九月二十三日，她以おはスタALL STARS身份参与的作品《明日をつくろう》正式发行；九月二十七日，她在《警察×战士爱心巡护》第十集中再度以樱衣心美的身份亮相；九月三十日，菱田未渚美随Girls²登上“东京电视台音乐节2020秋”的舞台，公开表演了新曲《大事なモノ》；十一月十三日，她随组合参与了TGC teen 2020 Winter online的线上演出；十一月二十四日，又随Girls²出席了《PLAYLIST》的活动；十二月三十一日，她还与mirage²的成员共同参加了二零二零年桃草歌合战。进入二零二一年，一月十日，菱田未渚美随Girls²为《警察×战士爱心巡护》演唱了全新的片头曲《Girls Revolution》；二月二十八日，她与组合成员一同在“第32回 マイナビTokyo Girls Collection2021 SPRING/SUMMER”时装秀开幕式上带来了精彩的表演。
在动画作品《美妙☆频道》的第六十八话中，角色樱衣心美所参与的故事线，其背景设定于名为“圣女斯克威尔学院”的虚构学园之中。与此同时，另一位角色菱田ミナミ的剧情篇章，同样围绕着这所“圣女斯克威尔学院”展开，描绘了她们在此校园环境下的学习生活与个人成长。这两条叙事线索共同展现了学院内丰富多彩的日常活动与角色间的互动，为观众呈现了一段充满青春气息的学园物语。