2012年11月3日，守屋茜参加了Stardust Promotion艺能3部举办的2012年度徵选活动，她成功以东北地区预选通过者的身份进入最终决赛。该次决赛共有五人获奖，分别是获得最高奖的高桥咲树（12岁）、获得准最高奖的白川怜奈（12岁）、获得特别赏的南山あずさ（15岁），以及小田垣阳菜（10岁）和胜又春（8岁）。守屋茜在此次徵选中未能入选，同期落选的还有后来成为乃木坂46二期生的相乐伊织。2015年8月21日，她参加了鸟居坂46的徵选最终审查，从总计22509名应募者中成功脱颖而出，作为1期生合格成员正式公开亮相，与此同时，运营方宣布团体名称更改为欅坂46。2016年4月，她随组合发行了首张单曲《サイレントマジョリティー》；同年8月，随组合发行了第二张单曲《世界には爱しかない》；到了11月30日，组合推出了第三张单曲《二人セゾン》，她亦参与其中。2017年1月21日，在全国握手会活动中，官方正式宣布守屋茜担任欅坂46的副队长一职。2019年6月25日，她的首部个人写真集《潜在意识》公开发售。2021年10月22日，她宣布将从樱坂46毕业；随后于12月10日，在东京日本武道馆举行了题为“1st YEAR ANNIVERSARY LIVE”的毕业演唱会。2022年4月1日，她移籍至Ten Carat经纪公司；同年5月18日，她出演了舞台剧《テーマ 我が家の家族》；9月17日，她又参与了舞台剧《ＦＯＣＵＳ アップデート》的演出。2024年1月11日，她参演的电视剧《护士的征婚》正式播出。紧接着在2月2日，她参演的电影《罪与恶》于影院上映。2025年1月15日，她参演的电视剧《在这种地方吃背叛饭～掀起风暴的七位董事～》开始播出，同日，另一部她参演的电视剧《S区的奇妙的人们》也同步与观众见面。