小仓优子出生于一个经营传统砖瓦产业的家庭，家中成员包括父母、比她年长两岁的哥哥以及比她小三岁的弟弟，全家共计五口人。自幼年起，小仓优子便展现出对音乐的浓厚兴趣，从幼儿园阶段就开始系统地学习钢琴演奏。除了钢琴之外，她还尤其擅长吹奏横笛，在音乐方面积累了多样的才能。高中时期，她就读于位于日本千叶县的县立东金高中，在校期间积极参与社团活动，加入了学校声乐部并担任钢琴伴奏，为合唱演出提供了稳定的音乐支持。课余时间里，小仓优子也像许多同龄人一样，喜欢前往当时备受年轻人青睐的涉谷地区游玩休闲。尽管那时她尚未正式进入演艺界发展，但其清新活泼的形象已受到关注，并曾数次登上一些时尚杂志的版面。2003年3月，小仓优子顺利从高中毕业，随后考入日本法政大学文学系，在大学期间主修临床心理学专业，进一步拓展了自己的学识领域。
小仓优子于2000年凭借参与综艺节目《三宅裕司的doshirouto》而正式开启了她的演艺生涯。进入2001年后，她推出了首部个人写真作品《恋しくて优しくて》，这标志着她成功踏入写真领域，并获得了初步关注。同样是在这一年，她还与仲根かすみ等多位演员共同出演了电视剧《ラスト アライブ》，积累了早期的表演经验。2002年对小仓优子而言是事业迅速攀升的一年，她荣幸当选了“日本电视台小姐”，凭借高涨的人气，在短短一年内连续发行了超过三十部写真集、录影带及DVD等各类影像作品，产量极为丰富。同年，她亦通过参演电视剧《时空警察Wecker D-02》，进一步稳固了自己作为电视艺人的身份，拓展了在演艺界的发展道路。到了2003年，小仓优子继续在写真领域深耕，拍摄了多部个人写真集，其中便包括《优Q天国》等代表性作品；与此同时，她在影视方面也持续活跃，与桜木睦子、浅田好未、浜田翔子等艺人合作，共同参与了电视剧《キューティーガール 美少女ボウラー危机一発》的拍摄工作，展现出多方位发展的演艺姿态。
二零零四年，小仓优子在演艺事业上取得了多项重要进展。她发行了个人首张音乐专辑《フルーchu タルト 》，并为热门动漫《校园迷糊大王》第一学期演唱了主题曲，其清新活泼的歌声给观众留下了深刻印象。同年，她还陆续推出了《オンナのコ オトコのコ》和《永远ラブリン(∂▽<)/》等音乐作品，进一步丰富了她的音乐履历。在影视领域，她与水野真纪等多位演员合作，共同参演了电视剧《こちら本池上署(3)》与《こちら本池上署(4)》，展现了她在表演方面的潜力。此外，在游戏行业她也颇为活跃，不仅担任了HUDSON公司推出的兽化格斗游戏《血腥咆哮4》的形象代言人，还因CAPCOM与微软为推广《铁骑大战》而举办的“铁骑大战大赛”受到特别邀请，与知名声优宫村优子一同选拔出十三位幸运玩家，并带领他们完成了比赛。微软公司对她尤为青睐，于同年六月十七日邀请她为XBOXLIVE游戏服务在日本的推广助力，当时重点展示的两款游戏正是《梦幻之星在线》和《天空2》。 进入二零零五年，小仓优子参演了电视剧《歌魂斗》，同时也在写真领域持续发力，发行了多部备受关注的写真集，其中便包括被视为其代表作之一的《小仓优子の秘密游戯》。二零零六年，她首次涉足配音工作，参与了著名特摄系列《梦比优斯·奥特曼外传——希卡利的传说》的配音，为角色注入了声音魅力。同年，她还获选成为SEGA娱乐设施该年度的形象代言人。二零零七年，她出演了由导演神山健治执导的电影《真·女立食师列传》，在影片第五部分“歌谣天使”中饰演了可爱饼之麻美一角；此外，她还参演了大型日本历史剧《忠臣蔵 瑶泉院の阴谋》。在音乐方面，她于十二月十九日发行了专辑《スキ☆メロ》。二零零八年，凭借在写真界的持续活跃与出色表现，她成功入围了ZAKZAK主办的“第一届日本写真偶像大奖”。 二零零九年，小仓优子发行了个人写真集《恋しくて》，并在同年开创了属于自己的婚纱品牌“You Priere”，显示出其向时尚商业领域拓展的抱负。二零一零年三月，她现身东京，为自己独立设计的珠宝品牌进行宣传推广；四月，由她与阿部寛、黒木メイサ、向井理、沟端淳平、木村佑一、三浦友和等众多知名演员共同出演的TBS电视剧《新参者》在日本播出，获得了热烈的反响。二零一一年九月，她正式宣布与男友菊池勋结婚，并发行了最后一部写真集《幸福论》，以此为契机正式告别了写真界。二零一七年十月十二日，由浅野忠信和神木隆之介主演的电视剧《刑警弓神》播出，她在其中亦有出演。 二零二零年十一月二十五日，小仓优子通过其Instagram账号宣布重启演艺活动。二零二四年十月七日，她参演的电视剧《被未来的我突袭了！？》正式与观众见面。至二零二五年三月二十一日，时尚品牌Tiaclasse正式任命小仓优子为其二零二五年春季的视觉模特，并发布了首支视觉宣传图，这标志着她首次以时尚品牌模特的身份亮相，开启了事业的新篇章。
二零零八年四月八日，日本知名艺人小仓优子以经营者的身份正式开启了自己的餐饮事业，她在大阪市核心区域投资开设了一家命名为“烧肉小仓优子”的特色烧烤专门店。这家店铺不仅以其独特的命名吸引了公众目光，更标志着小仓优子从演艺界向商业领域的积极拓展。实际上，在此之前她已积累了丰富的餐饮行业经验，除了此次新开张的烧肉店外，她还在关东地区成功运营着数家居酒屋连锁店，这些店铺共同构成了她个人商业版图中重要的一部分，展现出其在演艺工作之外敏锐的商业头脑与多元发展的经营策略。
2009年9月，日本媒体首次披露了小仓优子的感情动向，其交往对象是曾长期担任SMAP御用造型师的菊池勋。这段关系在2010年元旦进一步公开，菊池勋在其个人博客上发布了两人共同前往神社进行新年参拜的合影，使得恋情正式呈现在公众视野之中，随后小仓优子也大方承认了双方正在交往的事实。2011年9月，当时27岁的小仓优子通过其所属经纪公司正式对外发布婚讯，宣布将于同年10月10日与造型师男友菊池勋在美国夏威夷举办婚礼。在婚前的9月27日，小仓优子出席了其最后一部写真集《幸福论》的纪念发售活动，并在会上宣布婚后将彻底退出写真界。10月10日（东京时间为11日），婚礼如期在美国夏威夷瓦胡岛的圣凯瑟琳教堂举行，包括艺人好友曾根菜津子、星野亚希在内的约80名亲友到场见证。就在婚礼后不久，同年10月，新婚的小仓优子对外公布了怀孕喜讯，当时已怀有约两个月的身孕。2012年6月5日下午，拥有童颜外貌的28岁女星小仓优子顺利分娩，产下一名体重2558克的健康男婴，从此迈入了母亲的人生新阶段。2016年6月16日，她通过博客向广大粉丝报告了自己怀上第二胎的好消息。然而同年8月，其丈夫菊池勋被周刊杂志曝出与某后辈偶像团体成员存在不伦关系，尽管男方对此极力否认，但小仓所属事务所方面已间接默认出轨事实属实。得知丈夫背叛后，小仓优子毅然带着当时4岁的儿子离开位于东京的自家住所，开始与丈夫分居生活。2017年3月3日，双方正式通过协议解除婚姻关系，小仓优子取得了两名孩子的抚养权。经历了一段单身生活后，小仓优子在2018年圣诞节当天再次步入婚姻殿堂，与一位自同年六月开始交往的四十多岁牙医结为连理，据悉两人是通过小仓优子母亲的朋友介绍相识的。但这段婚姻并未持续太久，2022年7月27日，小仓优子对外宣布已与这位牙医丈夫离婚。
2011年3月，小仓优子为东日本大地震灾区捐款。
自公元二零零零年正式踏入演艺界以来，小仓优子的职业生涯便展现出极为广泛的跨度与活力，她不仅活跃于电视剧与电影的拍摄，还广泛参与了各类商业广告的拍摄工作，同时以模特的身份出现在众多时尚杂志与秀场。此外，她也涉足电子游戏领域的代言，并为动画作品担任配音演员，在声优领域留下了自己的声音，还曾发行音乐作品，进行演唱活动。在如此多元的发展中，她始终以清新健康的形象受到公众喜爱，在日本演艺界内被公认为一位形象正面、拥有良好声誉的清纯系偶像代表人物。