二零一一年五月七日，藤井武美首次以演员身份亮相荧屏，其参演的第一部电视剧《高中生餐厅》正式播出，她在剧中成功塑造了龟山志保这一角色。进入二零一二年，她的演艺事业开始步入多产期。四月五日，由TBS电视台制作的电视剧《ブラックボード〜时代と战った教师たち〜》播出，她于其中贡献了演出；同年八月四日，一部真人悬疑题材电影《替身》登陆影院，她参与了该片的演出；紧接着在八月十一日，她与神木隆之介、桥本爱、大后寿寿花等演员合作出演的校园剧情片《听说桐岛要退部》上映，她在片中生动诠释了吹奏乐部成员诗织的形象；八月十四日，她首次担任主演的电视剧《林檎と蛇のゲーム》在日本电视台与观众见面；同月二十七日，她在TBS台播出的电视剧《钓鱼刑事3》中饰演了高中时期的泷川沙依；十月六日，她出演的一部单集剧《世界奇妙物语 2012年秋之特別篇》播出；十一月十日，由知名导演三池崇史执导的悬疑惊悚电影《恶之教典》上映，她在片中饰演了清田梨奈一角；十一月三十日，她参演的刑事题材剧集《恶党》也如期播出。 二零一三年，藤井武美继续活跃于各大电视台。一月十八日，她在电视剧[###《听说桐岛要退部》0###]中饰演了吉永丽奈；两日后，即一月二十日，一部爱情悬疑剧[###《听说桐岛要退部》1###]在WOWOW电视台播出，她亦有份参与；三月十五日，于富士电视台播出的电视剧[###《听说桐岛要退部》2###]中，她饰演了高中时代的矢代晃惠；四月七日，她在播出的电视剧[###《听说桐岛要退部》3###]中扮演了寺内千春；四月二十三日，在悬疑剧集[###《听说桐岛要退部》4###]的第三集中，她客串出演了岸田纯子；七月八日与七月十八日，她分别有电视剧[###《听说桐岛要退部》5###]和[###《听说桐岛要退部》6###]播出；十一月六日，另一部她出演的电视剧[###《听说桐岛要退部》7###]播出；十一月十日，在WOWOW台播出的电视剧[###《听说桐岛要退部》8###]中，她饰演了清水真理；而在十月十二日，她担任主演的青春题材电影[###《听说桐岛要退部》9###]也成功上映。 时间来到二零一四年，一月七日，在NHK电视台播出的电视剧《纸之月》中，她饰演了高中时期的中条亚纪；二月八日，她出演的一部剧情电影《七日报告》上映；三月一日，她参演的电视剧《下町滑雪橇》播出，她在剧中饰演中田真理；四月十一日，一部医疗剧《爱丽丝之棘》播出，她于其中扮演了远藤由香；四月二十八日，她出演的TBS台电视剧《汤けむりバスツアー 樱庭さやかの事件簿5》播出；五月七日，另一部她参与的电视剧《水曜ミステリー9 刑事の十字架》也与观众见面。 二零一五年，她的作品依然不断。四月二十九日，她出演的NHK台单集剧《欢迎光临红云町咖啡屋》播出；八月二十二日，由常盘贵子主演的剧情电影《向日葵之丘·1983年夏》上映，她参与了演出；十一月十四日，她出演的电影《SUMMER GOODBYE》上映；十二月五日，她与高月彩良、冨手麻妙等演员共同出演的悬疑电影《人狼游戏：疯狂的狐狸》上映；十二月八日，她参演的电视剧《タビノイロ〜旅美人への手紙〜 茨城編》播出。 二零一六年，她在大银幕和小荧幕上持续发力。一月十六日，由佐佐木希主演的剧情电影《缘：出云新娘》上映，她参与其中；四月二十四日，一部网络剧《火星异种：新的希望》播出，她在剧中饰演了辻村茜；六月三日，一部情感励志题材剧集《火花》在Netflix平台上线，她亦有出演；十一月十九日，她出演的电影《剪刀》上映。 二零一七年十月七日，她与初音映莉子、高良健吾共同出演的剧情电影《月与雷》上映，她在片中饰演了泰子的异父妹妹佐伯亚里砂。 二零一八年，她尝试了更多样的角色类型。一月十二日，她出演的一部时代剧《大冈越前4》播出；一月二十一日，她参演的电视剧《平成细雪》播出，她在第三集中饰演了桥寺静香；一月二十六日，她与古川雄辉共同主演的剧情电影《风之颜色》上映，藤井武美在片中饰演女主角，并且她是通过一场约有一万人参加的选秀活动脱颖而出，从而获得此重要角色；二月十四日，由广濑铃主演的情感悬疑剧《anone》播出，她也在其中出演。 二零一九年，她继续稳定输出。二月十七日，她出演的刑事剧《栋居刑警系列11 栋居刑警的黑色羁绊》播出；四月四日，由内田理央主演的电视剧《对面的话题家族》播出，她参与了演出。 进入二零二零年，一月七日，她出演的电视剧《今夜在コ字型》播出，她在剧中饰演了惠子的助手美纪；四月十二日，由中村伦也主演的悬疑推理剧《美食侦探 明智五郎》播出，她参与其中；七月三日，由导演三宅唱执导的恐怖剧集《咒怨：诅咒之家》在Netflix平台上线，她亦有份出演。 二零二一年，她依然作品频出。一月三日，由木村拓哉主演的特别剧《教场2》播出，她参与演出；一月二十三日，由龟梨和也主演的刑侦剧《Red Eyes 监视搜查组》播出，她也在剧中亮相；十一月二十六日，她出演的一部剧情电影《赤于昨天蓝于明日》播出。 二零二二年四月九日，她与中村友理、浅香航大等演员共同出演的电视剧《今夜在コ字形 第二季》播出，她在剧中再次饰演了惠子的助手美纪这一角色。 二零二三年，她出演的一部单集剧《今晚在U字型酒吧 特别篇》播出。 二零二四年三月九日，她出演的一部网络剧《占领新机场前 Run,Mouse,Run！》播出。 展望未来，藤井武美已确定参演的电影《如果得了脑梗塞》将于二零二五年九月六日上映。