1986年,年仅13岁的深津在原宿小姐大赛中获奖,并从此踏入艺能界。两年后,推出了电影处女作《1999年的暑假》。同年,为JR东海拍摄圣诞快车广告,一夜成名。
第二年上映的电影《满月之吻》,为深津带来了日本奥斯卡最佳新人、罗马幻想电影节最佳女主角等奖项。之后,她使用水原里绘、高原里绘为艺名,闯入歌坛,没有得到太大反响,干脆用回本名继续演艺之路。
1996年,首次担任主角的电影《春天情书》公映,深津凭借本片获奖无数,包括日本奥斯卡最佳女主角、横滨电影节最佳女主角、日本映画大赏最佳新人等等,事业攀向第一个高峰。次年,在富士电视台播出的热门电视剧《跳跃大搜查线》中扮演恩田堇,再次提升了知名度。
2003年,凭借《宛如阿修罗》获得日本奥斯卡最佳女配角奖。同年,大搜剧场版第二部《跳跃大搜查线2:封锁彩虹桥》,在日本席卷了172亿日元的票房,至今是日本真人电影中难以突破的神话数字。
后来的几年里,深津仅在《博士的爱情方程式》、《魔幻时刻》等几部电影中甘担配角,工作重心则一直在电视剧界。直到2009年,才再次推出了主演电影《女孩物语》。
像2009年的松隆子一样,深津凭《恶人》一片,成为2010年日本影坛最受关注的女演员。她先是在第34届蒙特利尔电影节斩获了最佳女主角奖,年末又在日本陆续拿下了报知映画、日刊体育的最佳女主角,业界看好深津会横扫这一年日本所有电影奖项的最佳女主角,这一年称得上是深津之年。
最新作品是将于2011年上映的《了不起的亡灵》。