她出生于日本福岛县，并在那里度过了自己的童年与少年时光。最初她就读于福岛县立远野高中，但并未在此完成全部学业，而是中途退学后转至千代田高中，并最终从该校顺利毕业。此后，她前往大阪府继续求学，期间一直借住在当地的亲戚家中。进入大阪千代田短期大学幼儿教育学科学习后，她积极考取专业资质，先后获得了从事幼儿园教育工作的两种资格证书，以及能够于社会福利机构内任职的相关职业认证。在短期大学二年级那一年，一次偶然的机会，她在繁华的大阪心斋桥街头被星探发现，由此踏入了演艺行业，开始了全新的职业生涯。
一九九九年，她开始担任朝日啤酒的品牌形象代言人，并成为杂志《CanCam》的专属模特，逐渐在公众视野中崭露头角。进入二〇〇〇年，她正式以女演员的身份开启演艺生涯，首度出演了单集电视剧《关于爱》。同年七月一日，她进一步参与了富士电视台制作播出的爱情喜剧《午餐女王》，通过该剧积累了宝贵的表演经验。值得一提的是，她在作品《电车男》中所塑造的“爱马仕小姐”一角，给观众留下了颇为深刻的印象。二〇〇二年六月八日，她迎来了个人首部电影作品《模仿犯》的上映，成功迈出了从荧屏走向大银幕的关键一步。同年十月，她主演了改编自漫画的电视剧《辣妹逮捕令》，在剧中担纲女主角辻本夏実，其生动自然的演绎赢得了不少观众的喜爱。二〇〇三年一月二十五日，她挑战了不同的戏路，出演了恐怖电影《咒怨》的剧场版。至二〇〇四年十一月十三日，她首次作为主演推出了个人电影《海猫》，并在片中尝试了床戏演出；凭借在此片中的表现，她先后荣获第二十九届エランドール赏的新人奖以及第二十八届日本电影学院奖的优秀新人奖，演技获得了业界的正式肯定。二〇〇五年，她成为资生堂旗下“マキアージュ”产品线的初代代言人，展现了其在时尚与商业领域的号召力。同年七月七日，她首次在电视剧中担任主演，于电视剧版《电车男》中再度诠释“爱马仕小姐”这一角色；该剧播出后反响热烈，平均收视率突破了百分之二十，并助力作品获得了第四十三届日本金箭奖的电视剧播放奖。此后，伊东乘势而上，紧接着主演了下一季的富士电视台电视剧《危险姐姐》，从而实现了连续两季主演该电视台剧集的佳绩。在广告代言方面，她也持续活跃。二〇〇六年七月十日，她主演了爱情题材电视剧《恋爱补给品》。同年九月，她出演了电视剧特别篇《电车男DELUXE~最后的圣战~》。二〇〇七年五月，她主演了另一部电视剧特别篇《相聚一刻》。同年七月五日，她与深田恭子共同主演了富士电视台出品的电视剧《峰女壁女》，两位女星的合作成为当时的话题。二〇〇八年一月十一日，她主演了TBS电视台制作的电视剧《爱迪生之母》。同年十月，她在电视剧特别篇《恋歌系列剧》的第二集中担任主演。二〇〇九年三月三十日，她于电视剧特别篇《世界奇妙物语2009年春季特别篇》的“轮回之村”单元故事中饰演主角。二〇一〇年，随着女儿的出生，她选择暂时隐退演艺圈，将生活重心转向家庭，专心照料孩子。不过，她并未完全淡出公众视线，通过其所属事务所的“研音Message”网站，她持续分享着自己的近况与生活点滴。直至二〇一四年五月十三日，她正式对外宣布回归演艺事业，重启演艺活动，并在アメブロ平台上开通了官方个人博客，以此作为与粉丝和外界沟通的新窗口。
二零零九年十一月十八日，日本知名女演员伊东美咲与柏青哥（弹珠机）设备制造商京乐产业株式会社的社长榎本善纪正式提交婚姻申请，完成了入籍手续。随后，两人于同月二十五日，在日本时间于美国夏威夷的一处场所举办了温馨而私密的结婚仪式，标志着他们人生新阶段的开始。
2010年3月15日，其所属的官方网站在显著位置发布了一则喜讯，正式对外公布了已怀孕六个月的消息。同年6月27日，她顺利诞下了一名健康的女婴，迎来了自己的第一个孩子。时隔数年，在2015年3月4日，她再次通过所属事务所对外发布公告，宣布已怀上第二个孩子，当时孕期同样已达六个月。随后在同年的6月23日，她成功分娩，一名男婴诞生，实现了儿女双全的心愿。进入2019年，在5月1日这一天，其官方博客更新了新的家庭动态，文中透露伊东已于2018年年末平安产下了第三个孩子，这次迎来的是一个可爱的女儿，家庭规模进一步扩大，生活更加圆满。
二零零三年，富士电视台在转播排球赛事期间，特别设立了“全日本胜利女神”这一形象，并邀请她担任当年“排球世锦赛”的球迷大使。此后，她的这一角色得以延续，相继在二零零四年举办的“雅典奥运会最终预选赛”以及二零零五年举行的“世界女排大奖赛”中继续承担球迷大使的职责。到了二零一一年七月二十七日，伊东还参与了她所属事务所为支援东日本大震灾的复兴工作而举办的粉丝联合慈善活动，为灾后重建贡献了一份力量《Message 2011》。
伊东美咲是由日本电子艺界公司（EA）精心挑选并专门为007系列作品进行宣传推广的艺人。日本EA方面之所以最终选定伊东美咲，主要是看中了她极为漂亮的脸部轮廓以及堪称魔鬼般的迷人身材曲线。此外，伊东美咲那双充满智慧与深邃感的眼神，同样成为打动日本EA决策层的一个重要原因。不仅日本EA方面对她青睐有加，米高梅电影公司（MGM）的相关行政人员也对这位形象与气质俱佳的女艺人表现出高度的欣赏与喜爱。伊东美咲本身在日本本土便是一位具有一定知名度的模特，以其鲜明而突出的性感风格著称于业界。（根据腾讯游戏评论所述）这位被誉为“日本版邦女郎”的伊东美咲，最初正是以模特身份正式踏入演艺圈。她拥有精致的五官、高挑修长的身形，再搭配上其出众的优雅气质，使得她逐渐成为日本乃至台湾地区众多粉领族群体所追捧的时尚风向标。在热门日剧《电车男》中，她成功塑造并生动演绎了剧中那位气质高贵的千金角色“爱马仕小姐”。每当她在剧中登场时，整个画面仿佛都自带亮晶晶的闪耀特效，其仪态宛若天仙下凡。这一角色不仅让她一跃成为众多男性观众心目中的理想梦中情人，她在剧中所展现的独特时尚品味与穿搭风格，更是在日本粉领族中引发了一股广泛的模仿风潮。凭借其出众魅力，伊东美咲曾数次在各大媒体及时尚杂志所举办的诸如“美肌名人”、“最想模仿的女艺人”等公众票选活动中脱颖而出，并屡次拔得头筹。