二零零五年,当时还在就读小学六年级的新川优爱便与一家经纪公司正式签约,由此开启了属于她个人的演艺生涯之路。经过两年多的学习与磨砺,到了二零零八年,新川优爱终于迎来了首次出演电视剧的机会,参演了个人首部电视剧作品《长男的结婚》。二零一零年,她报名参加了Miss Magazine大奖赛,凭借出色的舞台表现和综合素质,最终成功摘得了该赛事的桂冠;同年,新川优爱还与小池唯、高木古都、大谷澪等多位演员合作,共同主演了一部校园背景的爱情轻喜剧《热浪来袭!猫之谷!!》;也是在这一年,她的演艺事业取得了新的突破,首次登上大银幕,出演了电影处女作《瞬》。二零一一年,新川优爱与小岛藤子、松下优也、未来穗香等人联袂主演了一部描绘青春情感的剧集《抓住明日之光2》;此后不久,她又与武井咲、松坂桃李、木村文乃等知名演员合作,参演了由漫画改编的浪漫爱情电影《今天开始恋爱吧》;此外,她还与中村苍、池松壮亮、富田佳辅一同出演了一部反映当代社会生活的剧情片《去吧!男子高校演剧部》;同年八月,新川优爱参加了由集英社旗下知名杂志《ミスセブンティーン》所主办的选美小姐活动,并再度凭借优异表现荣获冠军;此次获奖使她成为了集英社的专属模特,其知名度与影响力也随之逐步提升,开始在演艺圈中崭露头角。二零一二年,新川优爱首先出演了一部反映现代家庭生活的剧集《爸爸是偶像》;随后,她又与AKIRA、泷本美织、山本裕典等演员共同出演了改编自漫画的校园偶像剧《麻辣教师GTO》及其特别篇,在剧中她饰演了性格略带任性却不失可爱的角色上原杏子,这一角色让她获得了观众更多的关注与喜爱。二零一三年,新川优爱与米仓凉子、沟端淳平、片濑那奈合作,出演了一部以现代校园为背景的剧集《35岁的高中生》;同年,她还与观月亚里沙、大政绚、光石研等人共同参演了一部充满励志色彩的校园剧《夜野老师》。二零一四年,新川优爱出演了一部以青春与运动为主题的剧集《水球不良少年》,在剧中她饰演了水兰高校女子水球部的队长藤崎玲;之后,她又参演了改编自漫画的校园青春爱情电影《闪烁的青春》,在片中饰演了容貌出众但性格孤僻、习惯独处的冷漠女生村尾修子;此外,她在这一年还陆续出演了探讨都市人性的剧集《钱的战争》以及一部古装武侠剧《大江户搜查网2015》。二零一五年,新川优爱出演了一部都市爱情偶像剧《恋仲》,饰演一位成绩优异、才貌双全的研修医生泽田一叶;随后,她在根据同名小说改编的校园推理侦探剧《青春侦探晴也》中,本色出演了美丽时尚的女主角能见美羽;同年,她参演的都市商战题材剧集《风险之神》在日本播出;除此之外,她还接替了本仮屋唯佳,成为生活信息类节目《国王的早午餐》的固定常规成员。二零一六年,新川优爱参演了一部以现代美食为主题的剧集《总理的料理人》;同年,她还在探案推理剧《IQ246~华丽的事件簿~》中饰演了从小娇生惯养、不谙世事的千金小姐法门寺瞳。二零一七年,新川优爱出演了根据同名轻小说改编的现代剧《樱子小姐的脚下埋着尸体》;同年,她与松井玲奈搭档主演的现代剧情片《女神》也在日本正式上映。二零一八年七月二十三日,由新川优爱担任主演的现代剧《星屑复仇者》开始播出,她在剧中饰演了主人公楠木春;同年九月,她还受邀参加了第二十七届Tokyo Girls Collection AUTUMN/WINTER时尚盛典;也在这一年,她与谐星诚子一同担任了《虽然是丑女但我爱你》的双主演。二零一九年五月十日,她参演的NHK时代剧《大富豪同心》正式播出。二零二零年四月二日,由她主演的日本电视台剧集《罪恶~这份爱有罪吗~》开播;同年,她还出演了《我是大哥大!!》的特别篇。二零二一年四月十八日,她参演的电视剧《华丽一族》播出;同年,她也参演了电影《没有养老的资金》。二零二二年一月十四日,她参演的电视剧《爱的谎言~温柔的黑暗~》播出;同年八月六日,另一部她参演的电视剧《个别差异》也与观众见面。二零二四年七月十一日,她参演的电视剧《班上的女同学,我全部都喜欢》播出;同年十二月,她又参演了电视剧《大富豪同心特别篇》。进入二零二五年,新川优爱主演的剧集《五十岚夫妇伪装陌生人》于一月八日起开始播出;同年七月二日,她参演的电视剧《小虾米也想钓到鲷鱼》播出;七月二十一日,另一部她参演的电视剧《雾中之犬》也相继播出;而在十月七日,她参演的关西电视台与富士电视台联合制作的“火11”时段新剧《杀死夺走女儿生命的人是罪吗?》也正式与观众见面。
2019年8月9日,日本女演员新川优爱正式对外宣布,她已与一位圈外男友完成婚姻注册。在公开婚讯的同时,她特别强调自己将继续专注于演艺事业,并表示目前并未怀孕,关于婚礼及婚宴等具体事宜也尚未提上日程。仅仅两天后,即2019年8月11日,新川优爱在东京都内特意举办了一场结婚信息发布会,与媒体和粉丝分享这份喜悦。发布会现场,她透露自己的结婚对象年长她九岁,职业是一名外景巴士司机,两人相识于她十几岁时,可谓缘分深厚。为了满足公众的好奇心,新川优爱还首次向媒体展示了由她亲自准备的丈夫肖像画,画面温馨,流露出浓浓的爱意。时隔三年多,在2022年11月17日,新川优爱通过其所属事务所发布了怀孕的喜讯,并告知大众自己已平安度过孕早期,进入了稳定的安定期。随后,于2023年5月10日,她再次通过事务所正式公布了第一个孩子平安诞生的好消息,迎来了人生崭新的阶段。