武藤寿美的演艺生涯始于1995年，她首次登上大银幕便参与了由岩井俊二执导的著名电影《情书》，并在这部经典作品中留下了自己的身影。自此之后，她的事业重心逐渐向动画领域延伸，并取得了显著的成绩。在1999年，她参与了动画电影《人狼》的配音工作，这成为她涉足声优行业的一个重要起点。到了2002年，她迎来了一个关键性的角色，在新海诚导演执导的科幻动画作品《星之声》中，她为主角美加子献声，其出色的演绎为角色注入了鲜活的生命力。2004年，她继续在动画领域深耕，于押井守执导的《攻壳机动队2：无罪》中为一个重要角色担任配音，进一步展现了其声音表演的多样性与实力。除此之外，她的演艺活动也涵盖了真人影视领域，例如在2006年制作的版本《四月一日灵异事件簿》中，她饰演了座敷童子这一角色，拓宽了其表演的维度。
武藤寿美在其职业生涯中，曾有幸与多位国际知名的电影界人士展开合作，其中涵盖了导演新海诚（《星之声》），这位以细腻情感与唯美画面著称的动画导演；还包括了才华横溢的演员陈冲与尊龙（《黑色追杀令》），他们在影坛均拥有卓越的表现与广泛的影响力；此外，她还与风格独特的动画导演押井守（《攻壳机动队2：无罪》）有过合作经历，押井守的作品以其深刻的哲学思考与鲜明的视觉风格而闻名。这些合作经历不仅丰富了她的艺术实践，也展现了她在不同影视领域之间的广泛联系与专业互动。
其丈夫冲浦启之是日本动画业界知名的导演，两人在职业领域上有着广泛而深入的交集，均长期活跃于动画创作与制作的前沿。根据截至2002年已公开的各类访谈及资料显示，她本人并未进一步透露关于父母、子女或其他亲属的具体情况，其家庭成员的详细信息在此后一直保持于未公开状态。