泷本美织的演艺启蒙始于小学时期，那时她便已进入专业的舞台训练班接受系统学习。2003年8月，她作为日本五人女子组合SweetS的成员正式出道，开启了其在演艺圈的早期活动。该组合于2006年6月1日宣告解散，此后泷本美织将事业重心转向个人发展。2008年，她迎来了一个重要转折点，被选拔为电影《彼岸岛》的女主角，由此成功实现了作为演员的出道。2010年，她获得了另一个备受瞩目的机会，当选为NHK早间小说连续剧《铁板》的女主角，饰演坚韧不拔的村上明里一角。 2011年7月，改编自经典韩剧的日本版《原来是美男啊》开始播出，泷本美织在剧中一人分饰双胞胎兄妹中的妹妹美子，剧情中她女扮男装代替哥哥成为摇滚乐队A.N.JELL的主唱，该剧生动描绘了她与乐队成员之间交织着青春、梦想与情感的复杂故事。进入2012年，她的作品更为密集：1月，其出演的电视剧《Hungry》于富士电视台播出，她饰演了女大学生大楠千绘；同年7月，她主演的剧集《麻辣教师GTO》与观众见面；到了10月，她主演的日剧《完美的蓝色》开播，在剧中她化身莲见侦探事务所的调查员莲见加代子，展现了她演绎不同职业角色的能力。 2013年是泷本美织事业版图拓展的重要一年。7月20日，由动画大师宫崎骏亲自执导并编剧的动画电影《起风了》在日本全国公映，泷本美织有幸为影片的女主角里见菜穗子配音，这是她职业生涯中一次极具分量的挑战。同年9月1日，作为入围威尼斯国际电影节主竞赛单元的作品《起风了》举行发布会，泷本美织亦现身现场。2014年，她持续活跃于电视荧屏：1月，在TBS剧集《Dr.DMAT》中，她饰演了主角八云响的妹妹八云春子；5月，她确定出演日本电视台特别悬疑剧《杀人偏差值70》，饰演主人公圭介在高中时代的女友理佳子；7月7日，其出演的富士电视台夏季特别剧《空姐刑事~纽约杀人事件》播出，她饰演的渡部结是一位因热爱电影而成为空乘人员、梦想免费周游各类电影外景地的有趣角色。此外，在音乐领域她也迈出新步伐，于11月26日作为女子乐团LAGOON的主唱实现乐队出道，并发行了首支单曲《君の待つ世界》。 2015年2月，泷本美织确认再次担任主演，出演以3·11东日本大地震中受灾的草裙舞女孩及其爱犬的真实感人事迹为蓝本改编的特别连续剧《草裙舞女孩和狗狗的巧克力》。这部具有纪念意义的剧集特意选择在地震发生四周年的3月11日于东京电视台晚间档播出，寄托了深切的人文关怀。2016年10月9日，她出演的富士台电视剧《暴走警探》首播，在剧中她饰演了渴望早日独当一面的新人女刑警相川实里。 2019年，泷本美织继续其稳定的演艺输出：1月10日，其参演的连续剧《刑警Zero》开播，她饰演了角色佐相智佳；同年6月1日，她出演的富士台电视剧《假面同窗会》也如期播出。2020年伊始，1月1日，她出演了由水谷丰和反町隆史主演的经典系列剧《相棒第十八季》的元旦特别篇；随后在3月13日，她参演的时代剧《剣客商売 婚礼の夜》播出。 近年来，泷本美织依然保持着活跃的演出频率。2022年1月17日，她参演的电视剧《白夜医生》播出；7月8日，另一部参演剧集《非快速眼动之窗 2023 夏》播出；10月20日，她与山本舞香共同主演的电视剧《姐妹》播出，展现了其作为主演的号召力。2023年，她的作品包括7月15日播出的电视剧《最棒的学生～余命1年的最后1支舞～》，以及10月20日播出的东京电视台金八系列剧集《鬣狗》。 展望已公布的未来作品计划，泷本美织的行程依然排得满满当当：2025年1月6日，她主演的电视剧《财阀复仇~致成为嫂子的前妻~》将播出；紧接着1月11日，她参演的另一部电视剧《隔壁的护士助理特别篇》播出；3月27日，她主演的ABEMA平台剧集《爱我至死》播出；4月3日，其主演的电视剧《东京假日》也将与观众见面。而到了2026年1月8日，由她主演的读卖电视台与日本电视台联播的连续剧《赎金就是绑架》也将正式开播，预示着其演艺道路的持续延伸与广阔前景。