二零零四年，年仅十五岁的仲里依纱偶然间参与了一场名为“寻找与漫画《灰姑娘collection》主人公相似的人”的公开甄选活动，并以此为契机正式踏入了演艺行业。次年，也就是二零零五年，十六岁的她凭借出色的表现，顺利完成了个人首部影视作品，由此开启了作为职业女演员的演艺生涯。
二零零六年七月八日，由她参与演出的电视剧《my hero my boss》正式于日本与观众见面，她在剧中饰演了千叶茜这一角色。紧接着在七月十五日，她又为动画电影《穿越时空的少女》献声，完成了配音工作。而在备受瞩目的动画作品《穿越时空的少女》中，她则为角色绀野真琴进行了配音。进入二零零七年，四月十五日，她出演的电视剧《不是开玩笑》在日本首播，她所扮演的角色是广瀬香恋。二零零八年伊始，一月十九日，她首次担任主演的电影《在遥远彼方的小千》在日本上映，她在片中饰演了小千。同年三月一日，她与沙耶子、佐藤隆太、向井理等人共同主演的电影《好胜男孩》公映，她饰演了五十岚茜。三月二十四日，她与市原隼人联袂主演的电影《野性之声》也登上了大银幕。七月五日，她与宫迫博之主演的电影《咖啡馆的故事》上映，她在片中扮演矶边咲子。七月十五日，她参与拍摄的另一部电影《学校学不到的事》上映，她饰演了横山永璃。 二零零九年一月十三日，她与龟梨和也、田边诚一、户田菜穗等人共同主演的电视剧《神之水滴》在日本开播，她饰演了紫野原雅。二月二十一日，她与冈田将生、北乃纪伊主演的电影《前路漫漫》上映。五月三十日，她参与拍摄的喜剧电影《非女性图鉴》上映，她饰演了中谷凉子。七月九日，她参演的电视剧《义侠护工》首播，角色是美空晴菜。八月一日，她参与配音的动画电影《夏日大作战》上映。十月十日，她与染谷将太主演的电影《潘多拉的盒子》上映，她在片中扮演了一名护士角色。 二零一零年三月十三日，她与中尾明庆、安田成美、胜村政信等人主演的电影《穿越时空的少女》上映，她饰演了芳山明里。四月二十三日，她与成宫宽贵主演的电视剧《不良仔和眼镜妹》开播。五月一日，她与哀川翔、阿部力、井上正大等人主演的电影《斑马人2：斑马城的反攻》上映，她饰演了斑马女皇。七月十五日，由她主演的电视剧《日本人不知道的日语》正式播出。 二零一一年二月一日，她与成宫宽贵、小出惠介主演的电视剧《派对结束》首播。四月十八日，她与香取慎吾、黑木明纱、藤木直人共同主演的电视剧《想要幸福》开播。四月二十三日，她与冈田将生主演的电影《怪医黑杰克》上映。九月二十三日，她与森山未来、长泽雅美、麻生久美子等人主演的电影《桃花期》上映，她在片中饰演了一位名叫“爱”的酒家女。十一月五日，她与中村苍主演的电影《肚子怎么了》上映，她在片中挑战扮演一位怀孕九个月的准妈妈。 二零一二年一月十六日，她与松本润、瑛太、大泉洋等人主演的电视剧《幸运之七人》播出。七月十三日，她与伊藤英明、加藤爱、佐藤隆太主演的电影《海猿4：勇敢的心》上映，她饰演了矢部美香。 二零一三年一月十二日，她参与拍摄的电影《骷髅城的七人》上映，她在片中饰演了名为海雾的角色。 二零一四年二月十五日，她与生田斗真主演的电影《鼹鼠之歌》上映，她在剧中饰演了一位美艳的女警。四月十四日，她与尾野真千子、椎名桔平、三浦翔平联合出演的电视剧《极恶乱暴者》开播；同年，她还参演了由绫濑遥主演的电视剧《今天不上班》，在剧中饰演大川瞳。 二零一五年五月，她主演了WOWOW电视台的刑侦剧《忒弥斯的求刑》，在剧中饰演一名检察事务官。 二零一六年一月十日，她主演的TBS日九档电视剧《最佳母女》首播。同年十月，她还客串出演了电视剧《Cold Case 真相之门》。 二零一七年四月十八日，她与波瑠、东出昌大、铃木伸之联合主演了改编自育江绫同名漫画的TBS电视剧《其实并不在乎你》，饰演了聪明的妻子有岛丽华，并凭借在此剧中的出色表演获得了二零一七年东京电视剧节的最佳女配角奖；七月二十日，她参演的日剧《黑色皮革手册》播出。 二零一八年一月二十六日，她主演的电视剧《HOLIDAY LOVE》播出。二月九日，她出演的电视剧《误会了那是爱》播出。八月四日，她出演的电视剧《看不见的脸》播出。 二零一九年四月十三日，她参演了朝日台剧集《东京独身男子》，在剧中饰演三好和奈。 二零二零年一月十四日，她参演的富士台日剧《10的秘密》开播，在剧中饰演一位保育员。四月十二日，她参演的电视剧《美食侦探明智五郎》播出。同年十月，她参演的TBS电视剧《恋する母たち》播出。 二零二一年四月，她参演了电视剧《樱之塔》；同时她还参演了电视剧《TOKYO MER～移动紧急救命室～》。此外，她也参演了由TBS与Netflix联合制作的日剧《我们离婚吧》。 二零二二年十二月二十二日，她主演的奈飞剧集《弥留之国的爱丽丝第二季》在Netflix平台上线。 二零二三年一月十日，她主演的电视剧《大奥》播出。同年，她还出演了日剧《大奥》，在剧中饰演了五代将军德川纲吉。六月二十二日，她主演的《我们离婚吧》上线播出。 二零二四年一月二十六日，她参演的TBS台二零二四年一月金十剧《不恰当也要有个限度！》播出。七月五日，她参与配音的动画电影《阁楼的拉杰》在Netflix上线；九月三十日，她参演的电视剧《御饭团》播出；十二月十三日，她出演的漫改真人电影《工作细胞》上映。 根据已公布的计划，二零二五年八月，她将主演Netflix的新剧《恢复期》。而二零二六年一月四日，她参演的电视剧《不合适也要有个限度！特别篇》也将如期播出。
2013年4月，演员仲里依纱与中尾明庆正式宣布结婚，当时二人已怀有身孕，因此这段婚姻被外界视为奉子成婚。实际上，他们的恋情早在2012年11月就已进入公众视野，当时知名八卦杂志《FRIDAY》独家曝光了两人深夜约会的照片，画面中他们举止亲密，俨然正处于热恋阶段。回顾两人的缘分，最初结识的契机是2010年共同参演的电影《穿越时空的少女》，这次合作让彼此有了初步了解；随后在2012年4月播出的电视剧《鹤龟助产院》中，他们再度携手演出，进一步加深了感情，也为日后关系的发展奠定了重要基础。2013年10月4日凌晨，仲里依纱在东京都内的一家医院顺利分娩，诞下一名体重2650克的健康男婴，当时母子平安，状态良好，其所属经纪公司随即通过传真向各大媒体正式发布了这一喜讯。时间来到2021年4月26日，由于丈夫中尾明庆确诊感染新冠病毒，仲里依纱被列为密切接触者，出于安全考虑和防疫需要，其事务所随后对外宣布，仲里依纱将辞去原定担任的东京奥运会圣火传递任务，这一决定也得到了各方的理解与支持。
无论拍摄工作多么艰辛繁重，仲里依纱从未有过一句抱怨，也从不曾显露疲态，她总是以灿烂的笑容面对一切，那句轻快的“无所谓啦！”仿佛拥有魔力，能在瞬间为整个创作团队注入满满的活力与干劲。在《神之雫》与《不良仔与眼镜妹》等作品的剧照中，她的身影频繁出现，随后在《神之雫》以及《穿越时空的少女》的大量剧照里，她也留下了令人印象深刻的画面。尽管她继承了来自祖父的四分之一瑞典血统，拥有一头天然的亚麻色秀发，但在格外推崇精致小脸偶像的日本影视娱乐圈中，仲里依纱或许并非那种让人一眼惊艳的美女类型。她的演艺之路始于青春校园电影《在遥远彼方的小千》，随后又出演了弥漫着特殊战时氛围的《潘多拉的盒子》，早期多以清纯可人的形象示人。然而，导演三池崇史却敏锐地发掘出她骨子里潜藏的那份独特性感，并将曾在《小双侠》中成功塑造深田恭子奇迹的类似手法，巧妙地运用在了她的身上。尤其是在《斑马人2：斑马城的反攻》这部作品中，仲里依纱所诠释的斑马皇后一角，无论是极具视觉冲击力的独特造型，还是她为角色所灌注的、由内而外散发的强大气场，都让广大影迷感到无比震撼与赞叹。褪去银幕上的光环，生活中的仲里依纱与普通的二十岁女孩并无二致，她热衷于打扮，喜爱华丽的服饰，可以身着全身粉色豹纹装束自在漫步于街头，也乐于每天更新多达二十条博客来分享日常点滴，甚至还能将自己关在家中，全心投入地钻研如何成为一名专业的DJ。最后，还有一个颇为有趣的冷知识值得分享，就如同“金城武其实并不姓金”一样，仲里依纱的真实姓氏其实是“仲”，而她的名字是“里依纱”。