山谷花纯的演艺生涯始于2007年，当时她通过avex公司所主办的公开甄选会顺利进入演艺圈，由此开启了她的职业道路。次年，她凭借出演电视剧《CHANGE》正式以女演员身份出道，迈出了荧幕生涯的第一步。2009年8月23日，她参演的电视剧《曾经是爸爸的妈妈》正式播出，进一步积累了表演经验。2010年对她而言是作品颇丰的一年，6月5日，由知名导演中岛哲也执导的剧情电影《告白》上映，她在片中饰演了内藤由香里这一角色；此后，她开始活跃于《pure2》杂志，拓展了在时尚领域的曝光；同年，她还与江野泽爱美搭档主演了电影《长大成人的夏天》，在片中饰演了田径部所属的蓝，展现了多样化的角色潜力。 2013年3月29日，她与未来穗香、古川雄辉共同出演的爱情喜剧《一吻定情》播出，她在剧中饰演了石川理美一角；同年，她还有幸参演了晨间剧《海女》，在剧中饰演了名为樱庭的角色，这为她带来了更广泛的观众认知。2014年，她的作品持续推出，9月26日，由中条彩未和森川葵主演的悬疑真人电影《零》上映，她在片中饰演野原霞；随后在11月29日，由染谷将太主演的科幻真人电影《寄生兽》上映，她出演了裕子一角。 2016年，山谷花纯的演艺事业迎来了新的进展，7月2日，她出演的悬疑剧情片《人狼游戏：越狱》上映；同年10月1日，她首次担任主演的悬疑电影《灰姑娘游戏》在日本公映，在片中她饰演了主人公沙奈，这是一个为了继承亡姐梦想而勇敢挑战游戏的复杂角色，此次主演经历标志着其职业生涯的一个重要台阶。 2018年，她继续活跃于影视剧领域，1月18日，参演的真人电视剧《灵能百分百》播出；2月17日，与林遣都、前野朋哉、池田依来沙等人合作出演的喜剧电影《樱桃男孩》上映，她在片中饰演岩波；7月27日，出演由山下智久、新垣结衣、户田惠梨香等一线演员主演的电影《Code Blue》上映，她饰演了富泽未知；10月7日，出演由铃木保奈美主演的电视剧《主妇胜！》播出。 进入2019年，她的作品数量依然可观，1月7日，其出演由锦户亮主演的刑侦剧《追辑线索~科搜研之男~》播出，她在片中饰演泽口望乃的妹妹加奈；5月19日，参演的悬疑犯罪剧《死命：刑警的时间》播出；6月14日，与井上裕介、森川葵合作出演的电影《刺耳的爱情》上映；6月28日，搭档筱原凉子、芳根京子等人出演的家庭电影《今天也是招人嫌的便当》上映；9月3日，出演由小栗旬主演的剧情电影《人间失格：太宰治和3个女人》上映；10月5日，出演由高冈早纪主演的悬疑剧《莉香》播出。 2020年对她来说是收获肯定的一年，1月16日，其出演的电视剧《临时演员！！！》播出；2月7日，其主演的悬疑片《假塑料星球》在日本公映，她在片中一人分饰贫困女子与失踪女演员两个截然不同的角色，凭借精湛的演技，她在马德里国际电影节2019上荣获了最佳外语片女主角奖，这无疑是对其表演实力的重要认可；2月28日，出演的动作喜剧《湘南纯爱组！》播出；9月4日，出演的电影《剧场版 田园男孩》上映；9月18日，出演的电视剧《有人在看》播出；8月20日，出演由石原里美主演的医疗剧《默默奉献的灰姑娘药师》播出，她在第六集中饰演了被诊断出月经困难症的远野伦；10月26日，出演的爱情喜剧《共演NG》播出；10月30日，出演的漫改喜剧电影《炸猪排DJ扬太郎》上映；11月13日，出演由北村匠海与小松菜奈主演的家庭电影《樱》上映。 2021年，她持续在大小荧幕上亮相，1月4日，出演由上川隆也、栗山千明主演的悬疑剧《遗留搜查第6季》播出；1月25日，搭档香取慎吾、清水寻也出演的电视剧《匿名者 警视厅“键盘杀人”对策室》播出；4月1日，其出演的电视剧《森村诚一神秘特别终点站系列37岁的杀意》播出，她在剧中饰演晴美；10月15日，她与古川雄大共同主演的悬疑剧《真实的哥哥》首播，在剧中饰演大学生木崎理世。 2022年，她的作品列表继续延长，1月21日，出演的电视剧《驻在刑警3》播出；2月15日，出演的爱情电视剧《liar》播出，她在剧中饰演接近市川的女性松永裕美；4月29日，出演由萩原实里主演的悬疑恐怖电影《N号栋》上映，并在片中扮演大学生真帆；5月30日，出演的电视剧《腐男子调酒师的嗜好》播出；7月16日，出演由林遣都、仲野太贺主演的悬疑喜剧《初恋的恶魔》播出；8月5日，出演由古川雄辉主演的电影《猫物件 电影版》上映；10月28日，出演由能年玲奈主演的电影《天间庄的三姐妹》上映，她在片中饰演天间庄的新房客芦泽优那；12月24日，与田中俊介共同主演的剧情片《饿鬼都笑了》上映；同年，她还出演了由小栗旬主演的大河剧《镰仓殿的13人》，在剧中饰演了源赖家的侧室薛，这是一次参与大型历史剧集的宝贵经历。 2023年，山谷花纯的戏路进一步拓宽，1月8日，与清水久留巳共同主演的电视剧《亲友是恶女》播出，她则在剧中挑战饰演了恶女高远妃乃；4月3日，出演由神木隆之介主演的NHK晨间剧《烂漫》播出，她在剧中饰演东京篇的住户宇佐美悠；10月12日，出演多部未华子、松下洸平主演的爱情电视剧《最喜欢的花》播出；12月1日，出演的NHK特集电视剧《偶像的诞生 闪耀昭和歌谣》播出。 到了2024年，她的工作依然排得满满当当，1月8日，其主演的网络剧《东京彼女 1月号》在YouTube平台上线；1月11日，与末泽诚也、关水渚出演的爱情喜剧《她和他的光明未来》播出，在剧中饰演小餐馆的店员秋；1月13日，搭档樱井翔、比嘉爱未出演的犯罪剧《占领新机场》播出；3月15日，出演由安达佑实主演的爱情剧《我想说我爱你》播出；4月15日，出演由杉咲花主演的电视剧《unmet 某脑外科医生的日记》播出，在剧中饰演在脑外科工作的护士森阳南子；5月10日，搭档山崎果伦、樱井圭佑出演的剧情电影《幻梦》上映；7月，与目黑莲、有村架纯等人出演的家庭剧《海的开始》播出，在剧中饰演夏美老师；8月15日，出演的恐怖剧《恐惧》播出；9月11日，与泽口靖子、小池彻平等人出演的电视剧《科搜研之女 第24季》播出，饰演了既是被害者家属，又是杀人嫌疑犯的复杂角色福原枫；12月20日，与小岛梨里杏、福山翔大等人出演的短剧《老公的那个，请收下》播出。 展望已公布的未来计划，2025年2月19日，其出演的电视剧《相棒 第23季》将播出，她在剧中饰演画家仓田光；5月30日，出演由豆原一成主演的电影《坏男孩》预计上映；6月13日，出演由松居大悟执导的爱情电影《重写》上映，在片中她将饰演长谷川敦子。此外，同年7月31日，参演的电视剧《如果没有"恋爱"的世界》将播出；9月10日，另一部参演的电视剧《太太是将军夫人!? 今日起办公室成战场》也将与观众见面。而到了2026年1月7日，她参演的《圣爱幸存者》也已确定播出，这显示了她持续而稳定的演艺生命力。