新木优子读小学的时候就被星探发掘。2007年，参演森山直太朗的歌曲《太阳のにほひ》的MV。2008年5月24日，首次担任主演的银幕处女作《锚を投げろ》在日本上映；同年，在阿部宽主演的暗黑校园电影《青鸟》里饰演了女学生片山舞。2009年，参演香里奈主演的社会职场剧《真我霓裳》第7集。2010年，出演根据推理小说作家凑佳苗同名原作改编的悬疑电影《告白》。2011年，与大政绚、染谷将太等人合作出演了剧情片《说谎的男孩与坏掉的女孩》。2012年，在与安田章大、莲佛美沙子、远藤要等人联袂出演的奇幻日剧《屠龙青年团》里饰演了憧憬东京生活的女孩“ユカ”。2013年5月5日，在白石隼也主演的特摄剧《假面骑士Wizard》的第34、35集中登场；同年11月，与吉仓葵、柳乐优弥合作共演的青春爱情电影《能不能原谅你，我想想看》在日本上映。

2014年，新木优子开始担任集英社杂志《non-no》的专属模特；同年10月1日，与音乐组合Galileo Galilei合作的单曲PV《Mrs. Summer》公开。2015年，在与中川大志、武田玲奈、山崎紘菜合作出演的漫改日剧《监狱学园》里饰演了性格阳光直率的女学生“横山杏子”；10月10日，与特林德尔·玲奈、森宽和联合出演的美食剧《在蒂凡尼吃早餐 第1季》在日本NTV电视台播出；12月18日，发售个人的首本照片书《新木优子 photo book first.》；同年，新木优子还与尾藤亚衣、小桥宏美、仁科爱联袂出演了悬疑电影《家族游戏》中的单元故事《贫乳俱乐部》。2016年1月30日，主演的温情电影《风之信》在日本上映；3月19日，参加了国立代代木竞技场第一体育馆举办的第22届“TOKYO GIRLS COLLECTION2016 SPRING / SUMMER”大型时装秀活动；7月，在北川景子主演的社会剧《卖房子的女人》中饰演了对卖房的事情漠不关心的前台小姐“室田まどか”；同月，新木优子还主演了富士电视台出品的科幻剧《恋恋外星人》，而这也是其首次担任连续剧的主演；9月24日，与志田未来、龙星凉等人联袂出演的纯爱电影《爱哭鬼皮埃罗的婚礼》在日本首映；同年，新木优子还主演了大学生就职题材电影《实习期》，饰演宽松世代的主人公“川仓晴香”。2017年1月，与中岛裕翔联袂出演的美食电影《明天也有好吃的饭》在日本首映，并在该片中扮演了性格开朗向上的女生“上村小春”；4月，在与小栗旬、西岛秀俊、田中哲司等人合作共演的刑侦剧《CRISIS 公安机动搜查队特搜组》中饰演了技术高超的网络情报分析专家“大山玲”；同月，新木优子还参演了野田洋次郎主演的东京电视台深夜剧《百万日元的女人们》，并凭借在两部剧中的表现获得了第8届电视剧信心奖最佳新人奖；6月，确定担任悬疑电影《恶与假面的规则》的女主角，并在该片中挑战出演女公关角色；7月，在山下智久主演的医疗剧《Code Blue 3》中饰演了新加入急救直升机团队的医生“横峯あかり”；同月18日，发行个人的首本写真集《女朋友》；10月，出演玉森裕太主演的刑侦剧《重要参考人侦探》；同年，还与吉泽亮、杉野遥亮合作共演2018年上映的漫改电影《那个女孩的、俘虏》。

2018年1月，出演由山崎贤人主演的电视剧《绝命之吻》播出，剧中饰演资产百亿气质S的公主并树美尊；7月28日，出演的医疗剧《Code Blue 特别篇 -另一个战场-》播出；10月，出演的电视剧《金装律师》播出，饰演圣泽真琴。2019年1月7日，富士台刑侦剧《Trace~科搜研之男~》开播，她在剧中扮演新人法医泽口。同年，和高良健吾主演《前男友狂》，10月起将在富士电视台播出。2020年4月13日，其参演的富士台月九剧《金装律师2》开播，在剧中她继续扮演圣泽真琴。

个人生活经历

新木优子的特技是吹小号和悠风号，兴趣是阅读、做动画编辑和短剧；是偶像组合桃色幸运草Z的粉丝。

新木优子是日本宗教团体“幸福科学教”的信徒。