初中高中时是美术部所属，大学则是漫画研究会成员。
在她年仅四岁的时候，便首次参与了广告试镜的选拔；虽然那次试镜并未成功入选，却意外地被一位星探所发掘，并由此加入了Central Group，正式开启了她的演艺生涯。她最初以本名“八武崎碧”进行活动，并在特摄电视剧《假面骑士faiz》中获得了饰演女主角童年时期的机会，这是她早期演艺经历中的一个重要角色。此后，从1999年开始直到2002年期间，她持续在富士电视台的知名综艺节目《果然如此！！秋刀鱼大师》《真是厉害！！秋刀鱼大师》中亮相，通过这段时间的常规出演，进一步积累了宝贵的节目经验与公众认知度。
在2003年，当时还是小学五年级学生的她便以《奇诺之旅》中“樱”这一角色正式踏入了配音行业，这次宝贵的经历让她深深喜爱上了声优这份职业。自此之后，她作为配音演员的工作机会显著增加，相比之下，作为演员的活动则暂时处于停滞状态；尽管在名义上她依然保留着演员的身份，但实际上已经将事业重心完全转向了配音领域，成为了一名全职的声优。从2003年到2006年这段时期，她主要使用“八武崎碧”这个名义进行活动。直到2006年年底，她离开了原先所属的Central Group。随后在2007年8月，升入高中后的她正式加入了Breath事务所，并同时将艺名更改为如今广为人知的“悠木碧”。2008年8月，她再次转换事务所，移籍到了Pro Fit。也正是在这一时期，她通过出演《红》中的女主角九凤院紫，首次获得了为动画女主角配音的重要机会。 2009年至2010年间，她接连在几部热门作品中献声，包括《喵丸侦探基鲁敏》中的御子神莉可、《梦色蛋糕师》中的天野莓以及《吸血鬼同盟》中的米娜·柴佩西等角色。这些性格各异的角色不仅展现了她的配音才华，也极大地提升了她在业内的知名度。悠木碧拥有明亮且富有穿透力的中高音域，尤其擅长演绎任性活泼的少女或情绪内敛的“低燃”系角色，但她的戏路并不局限于此，从优等生、大小姐到沉默寡言的无口少女等多种角色类型，她都能驾驭自如。 2011年10月，因在人气作品《魔法少女小圆》中为主角鹿目圆配音的出色表现，她在“Newtype×マチ★アソビ アニメアワード 2011”评选中荣获声优主演女演员奖。紧接着在2012年3月2日，她又斩获了第六回声优奖的主演女声优赏，并以19岁的年龄成为该奖项历史上最年轻的获奖者，创造了纪录。同年，她还在体育日刊主办的第一回动漫日刊大奖赛中获得了MIP女性声优赏的荣誉。 2022年1月1日，由于原所属事务所Pro Fit宣布将于同年3月结束运营，悠木碧随之移籍，加入了知名的青二Production事务所。到了2024年12月4日，由她担任主要配音工作的动画《与猫共度的夜晚 第三季》正式上线。随后在2025年，她的工作日程依然排得满满当当：1月10日，她参与配音的电视动画《药屋少女的呢喃 第二季》开始播出；2月21日，她献声的动画电影《你的颜色》登陆影院；9月19日，她参与配音的日本运动题材动画片《百米。》在日本上映；进入秋季，她更是有多部作品接连开播，包括10月1日播出的电视动画《妖怪旅馆营业中 第二季》、10月4日播出的《乱马1/2第二季》、10月5日播出的《一拳超人 第三季》、10月12日播出的TV动画《魔法少女小圆：沃普尔吉斯的回天》以及10月13日播出的电视动画《异世界四重奏3》。2026年2月，她参与配音的动画片《魔法少女小圆：瓦尔普吉斯的回天》在日本上映，在这部作品中，她再次为观众熟悉的角色鹿目圆献上了声音。
二零一一年十二月下旬，flying DOG正式对外公布，声优悠木碧已与其签约，成为该公司旗下的一名歌手。随后在二零一二年三月二十八日，她以个人名义推出了首张迷你专辑《プティパ》，这标志着其音乐事业的起步。进入二零一三年后，她的音乐活动进一步拓展：同年三月二十一日，官方宣布她将与另一位声优竹达彩奈共同组成名为「petit milady」（プチミレディ）的声优组合，并以五月十五日由环球音乐发行的组合首张单曲《镜のデュアル・イズム/100%サイダーガール》为契机正式出道。此后，组合活动逐步展开，例如在二零一三年八月二十五日，「petit milady」首次登上了大型演唱会“Animelo Summer Live2013-FLAG NINE-”的舞台。而在个人活动方面，悠木碧也持续进行着演出，例如于二零一三年十一月二十四日，她以个人名义在“ANIMAX MUSIX 2013”活动中登场。二零一四年一月二十九日，她发行了个人名义下的首张单曲《ビジュメニア》，随后在同年四月三十日又推出了第二张个人单曲《クピドゥレビュー》。然而到了二零一七年，她的个人歌手活动进入了暂停阶段：四月二十八日，官方宣布其个人音乐活动将暂时休止，随后在六月三十日，其个人粉丝俱乐部“AoimAniA”也正式结束运营。不过，这次休止并非永久，在二零一七年秋季，悠木碧转换了事业轨道，于日本哥伦比亚唱片公司旗下重新开始了她的音乐活动。
她作为家中的独女，自幼便在母亲的熏陶下成长，虽然尚未掌握任何专门的技艺，却始终以母亲为榜样。在她的个人博客中，她时常提及自己的父亲，分享与父亲相关的点滴回忆。例如，在与花泽香菜共同主持的广播节目《ゆとりちゃんねる -ラヂオもイラッとしないでね》里，她曾透露父亲在一家游戏公司担任部长职务，这一细节也让听众对她家庭背景有了更具体的了解。
其个人兴趣主要集中在剧本创作与绘画领域，而在运动方面则格外钟情于滑雪及滑板滑雪。此外，她还擅长朗读与绕口令，并常将此视为一项特别技能。自幼年起，她便怀有强烈的表演愿望，尤其向往扮演那些充满正义感的伙伴型角色；在众多角色中，她特别喜爱《美少女战士》中的木野真琴，这主要是因为她个人偏好身形高大的角色设定。同时，她也是一位变形金刚系列的狂热爱好者，其中大黄蜂这一角色更是深得她的青睐。童年时期，她身边的玩伴大多为男孩子，这段经历也影响了她早期的兴趣发展，比如她曾收集了大量游戏王卡片。在生活中，她十分喜爱小动物，家中饲养了一只花栗鼠作为宠物。此外，悠木碧（凹酱）与她心爱的猫咪アシュベル都共同欣赏歌手あえか，这一点在她的博客中也屡次被提及。随文附上的还有悠木碧的个人照片。
蜘蛛侠：平行宇宙（蜘蛛格温）白蛇:缘起（宝青坊主）X特遣队：全员集结（二代捕鼠者/克里奥·卡佐）魔道祖师 完结篇（阿箐）蜘蛛侠：纵横宇宙（蜘蛛格温）大黄蜂（粉碎）
百花缭乱ラジオガールズ[百花缭乱之广播少女]いちばんうしろの无限大ラジ王[最后的无限大广播]ゆとり☆ちゃんねる～ラヂオもイラッとしないでね?～[轻松☆线上广播~连广播也要轻松地来]ラジオインザヴァンパイアバンド! ミナと由纪放课後の理事长室！[吸血鬼同盟！米娜与由纪的放学后的校长室！]メロン?なじみのスパークリング☆KISS[蜜瓜喜爱的泡沫☆KISS]あおい・さおりの新番组 (`・ω・′)异国迷路のクロワーゼ～ロアの歩廊(ギャルリドロア)を歩きながら～
跟踪狂诱惑的女人 #9（1997年、TBS）东京圣诞夜#1（1997年、富士电视台）掠夺爱 危险的女人 #5（1998年、TBS）星兽战队银河人#19（1998年、朝日电视台）刑事搜查线PART3 #21（1999年、朝日电视台）热血医生 #1（1999年、TBS）百兽战队牙吠连者#41（2001年、朝日电视台）天使的歌声～小儿病房的奇迹（2002年、富士电视台）假面骑士555（2003年、朝日电视台）-园田真理（小时候）梦想葡萄～读书的女孩（2003年、NHK）- 后藤
事实的发展正如所料，这充分证明了《秋刀鱼大师》这档节目确实拥有非凡的魅力和影响力。该节目最初于1999年11月至2000年3月在富士电视台播出，其独特的风格和内容迅速吸引了大量观众。随后，节目在2000年4月至2002年3月期间继续于富士电视台放送，进一步巩固了其受欢迎的程度。与此相关联的，还有一档名为《DOWN TOWN之不能给小鬼的工作！！》的特别节目，它于2003年10月在日本电视台播出，可以看作是前述节目成功所衍生出的另一例证，共同展现了当时综艺娱乐领域内活跃的创作生态。
在众多令人印象深刻的影视作品中，由村川透执导的《蝮蛇兄弟》于2007年公开上映，为观众呈现了一段独特的叙事。另一部值得关注的作品是出自井口升导演之手的《梅图一雄恐怖剧场 花斑少女》，该片于2005年公开，以其特有的风格吸引了大量观众。此外，由吉田恵辅执导的影片《纯吃茶矶边》则在2008年与观众见面，进一步丰富了该时期的影视创作图景。这些作品各自凭借其鲜明的导演风格与主题表达，在相应的上映年份里均留下了独特的文化印记。
大京株式会社曾为其开发的“ライオンズマンション”系列公寓制作并投放了专门的电视广告，以推广其住宅产品。与此同时，日产汽车公司也为其车型“日产・セレナスター”策划并播出了相应的电视广告，旨在提升该车型的市场知名度。此外，江崎固力果公司同样在电视广告领域进行了投入，不仅制作了视觉广告内容，还特别注重声音元素的运用，通过广告中的声音设计来强化品牌与产品的宣传效果。
于二零一二年三月二十七日，作品《Diamant fille》（ディアマンフィーユ）正式面向公众发售，其封面设计独具特色，展现了该作品的视觉风格。随后在二零一三年三月一日，另一部作品《あおいのたからばこ》（中文常译作《碧之宝箱》）也如期发行，该作品的封面同样经过精心构思，呈现出与内容相呼应的艺术基调。这两部作品的相继推出，标志着该系列或相关创作脉络在特定时间段内的持续发展。
该艺人于2014年1月29日发行的首张单曲《ビジュメニア》，被选定为电视动画《世界征服谋略之星》的片尾曲，随后在同年4月30日推出了第二张单曲《クピドゥレビュー》，这张单曲则被用作电视动画《如果折断她的旗》的片头曲，两张作品均在其音乐活动早期阶段具有重要意义。
《コイノシルシ》——《只有神知道的世界》片尾主题曲（悠木碧、伊藤加奈惠、花泽香菜、竹达彩奈、东山奈央）《ラスト·ダンス》——《只有神知道的世界》角色歌青山美生《ゆとりのゆとり》——《由土里酱》片头主题曲（悠木碧、花泽香菜、渡辺明乃）《また あした》——《魔法少女小圆》角色歌 鹿目圆《Incertitude》——《GOSICK》角色歌维多利加·德·布洛瓦《KentAi to Konton》——《GOSICK》角色歌 维多利加·德·布洛瓦《ハミングガール》——《A Channel》一至十话片尾主题曲（福原香织、悠木碧、内山夕实、寿美菜子）《はるかぜの化学》——《A Channel》第一话剧中歌、十二话片尾主题曲（福原香织、悠木碧、内山夕实、寿美菜子）《Start》——《A Channel》第二话剧中歌（福原香织、悠木碧、内山夕实、寿美菜子）《ぎゅっとして欲しいんだ》——《A Channel》第五话剧中歌（福原香织、悠木碧、内山夕实、寿美菜子）《ともだち》——《A Channel》第七话剧中歌（福原香织、悠木碧）《翼はないけど》——《A Channel》第八话剧中歌（福原香织、悠木碧）《オカシナ时间》——《A Channel》第九话剧中歌（福原香织、悠木碧、内山夕实、寿美菜子）《Happy Snow》——《A Channel》第十话剧中歌（福原香织、悠木碧、内山夕实、寿美菜子）《きっと ずっと もっと》——《A Channel》第十一话剧中歌（福原香织、悠木碧、内山夕实、寿美菜子）《私ト云ウ 音响キ ソノ先ニ》——《战姬绝唱》剧中歌 立花响《撃枪ガングニール》——《战姬绝唱》剧中歌 立花响《正义を信じて、握り缔めて》——《战姬绝唱G》剧中歌 立花响《Rainbow Flower》——《战姬绝唱G》角色歌 立花响《始まりの歌バベル》 ——《战姬绝唱G》剧中歌（悠木碧、水树奈奈、高垣彩阳、日笠阳子、南条爱乃、茅野爱衣）《虹色のフリューゲル》 ——《战姬绝唱G》剧中歌（悠木碧、水树奈奈、高垣彩阳、日笠阳子、南条爱乃、茅野爱衣、高山南）《RADIANT FORCE》——《战姬绝唱GX》剧中歌（悠木碧、水树奈奈、高垣彩阳）《限界突破 G-beat》——《战姬绝唱GX》剧中歌 立花响《激唱インフィニティ》——《战姬绝唱AXZ》剧中歌（悠木碧、水树奈奈、高垣彩阳）《负けない爱が拳（ここ）にある》——《战姬绝唱AXZ》剧中歌 立花响《必爱デュオシャウト》——《战姬绝唱AXZ》剧中歌（悠木碧、茅野爱衣）《花咲く勇気》——《战姬绝唱AXZ》剧中歌 立花响《アクシアの风》——《战姬绝唱AXZ》第六话片尾曲（悠木碧、水树奈奈、高垣彩阳、日笠阳子、南条爱乃、茅野爱衣）《大切な场所》——OVA 《A Channel+smile》第一话剧中歌（悠木碧、又吉爱、斋藤桃子）《HAPPY NEW DAYS》——OVA 《A Channel+smile》第二话剧中歌（福原香织、悠木碧、内山夕实、寿美菜子）《スマイル方程式 -Full size》-——OVA《 A Channel+smile》片尾主题曲（福原香织、悠木碧、内山夕实、寿美菜子）《Square Panic Serenade》——《天才麻将少女阿知贺篇 episode of side-A》片尾主题曲（悠木碧、东山奈央、花泽香菜、MAKO、内山夕实）《YES!! READY to PLAY》——《天才麻将少女阿知贺篇 episode of side-A》角色歌高鸭稳乃《Liberty Rosario》——《刀剑神域Ⅱ》角色歌 优纪（绀野木棉季）《Los! Los! Los!》——《幼女战记》片尾主题曲《ALL LOVES BLAZING》——《战姬绝唱XV》剧中歌 立花响《キミだけに》——《战姬绝唱XV》剧中歌 立花响《私立リディアン音楽院校歌》——《战姬绝唱XV》剧中歌 立花响《六花缭乱》——《战姬绝唱XV》剧中歌 （悠木碧、水树奈奈、高垣彩阳、日笠阳子、南条爱乃、茅野爱衣）《花咲く勇気 Ver. Amalgam》——《战姬绝唱XV》剧中歌（悠木碧、寿美菜子）《PERFECT SYMPHONY》——《战姬绝唱XV》剧中歌（悠木碧、水树奈奈、高垣彩阳、日笠阳子、南条爱乃、茅野爱衣、水濑祈）《Xtreme Vibes》——《战姬绝唱XV》剧中歌（悠木碧、水树奈奈、高垣彩阳、日笠阳子、南条爱乃、茅野爱衣、井口裕香）《未来（あした）へのフリューゲル》——《战姬绝唱XV》剧中歌（悠木碧、水树奈奈、高垣彩阳、日笠阳子、南条爱乃、茅野爱衣、井口裕香）《ワタシBlooming》——《Healin' Good ♡ 光之美少女》角色歌花寺和佳（悠木碧、加隈亚衣）《ヒーリングっど♥プリキュア Touch‼ ～Precure Quartet Ver～》——《Healin' Good ♡ 光之美少女》声优演唱主题曲（悠木碧、依田菜津、河野日和、三森铃子）《Ready Steady →プリキュア!!》——《Healin' Good ♡ 光之美少女》（悠木碧、依田菜津、河野日和、三森铃子）