2010年，大原樱子在专业舞蹈发表会上被电视台相关人员以舞者的身份介绍给藤贺事务所，正式出道。

2012年10月6日，参演校园爱情电视剧《高校入试》，在剧中客串出演学生 。

2013年12月，大原樱子从5000名候选者中脱颖而出，参演由青木琴美同名漫画改编的爱情电影《迷雾中的蝴蝶》，在剧中饰演相貌平平的女高中生小枝理子 。

2014年3月31日，开始担任日本广播《大原樱子的ANN 0（ZERO ）》的主持人；4月18日，参演由远藤幸一漫画改编的奇幻剧情电视剧《死神君》，在剧中饰演外貌普通的高中生大西福子；4月28日，凭借《迷雾中的蝴蝶》获得第23届日本电影评论家大奖最佳新人奖 ；7月2日，与妻夫木聪、松井珠理奈客串出演电影《窈窕舞妓》 ；7月12日，出演青春剧《水球不良青年们》，饰演水兰高中女子水球部的经纪人岩崎渚参 ；10月18日，参演科幻剧情电视剧《世界奇妙物语2014年秋季特别篇》，在剧中饰演楠彩香；11月16日，发行个人第一张单曲《サンキュー。》。

2015年1月7日 ，发行第二张单曲《瞳》，该曲由大原樱子亲自作词，并成为“第93回全国高校足球选手权大会”应援曲 ；1月17日，凭借单曲《瞳》获得第56届日本唱片大赏新人奖 ；3月25日发行第一张专辑《HAPPY》 ；4月20日起以福冈为起点举办第一次巡回演唱会“大原樱子 1st TOUR 2015 SPRING～CHERRYYYY BLOSSOOOOM!!!～” 。参演富士台夏季月九剧《恋仲》，首次出演月九剧的她在剧中饰演福士苍汰的妹妹七海 。9月宣布为12月23日上映的动画电影《樱桃小丸子》配唱主题曲和剧中插曲《不能忘记你》 。12月31日，出演第66回红白歌会，演唱《瞳》 。

2016年5月，参演电视剧《有喜欢的人》 。参演音乐剧《我是真悟》 。6月1日，发行单曲《大好き》 。6月29日，发行专辑《V》 。

2018年，同户田惠梨香双主演电影《那一天的风琴》上映，其饰演保育士野野宫光枝 。

2019年7月，出演的电视剧《湿淋淋侦探 水野羽衣》播出 。

2020年，参演由声优梶裕贵主演的WOWOW原创电视剧《PIPLE～和AI的结婚生活开始了～》 。