小川真由美于一九三九年出生于日本东京都足立区的一个演员家庭，自幼便展现出对表演艺术的浓厚兴趣。她从五岁起便开始系统地学习芭蕾舞与日本传统舞蹈，这为她日后从事舞台表演奠定了坚实的形体与艺术基础。一九六一年，小川真由美顺利从和洋女子短期大学国文科毕业，随后她凭借优异的资质考入文学座附属演剧研究所，成为该所第一期新生，开始了更为专业和深入的戏剧表演学习。在研究所完成学业后，她于次年正式成为文学座的研究生，并由此开启了她的职业演艺生涯，逐渐在话剧舞台以及新兴的电视媒体上崭露头角，参与了一系列演出活动。
在1963年，她首次参与了新藤兼人导演执导的作品《母亲》，并在其中与武智鉄二共同完成了大胆的裸体演出，由此开启了其备受瞩目的演艺生涯。同年，她担纲主演了电视剧《孤独的赌注》，进一步展现了其表演才华。到了1964年，她在渡边佑介导演的电影《两只母狗》中担任主演，成功塑造了一位土耳其浴室女招待的形象，这一角色因其鲜明的个性与时代背景的映照而成为当时广泛讨论的话题。凭借在山本萨夫导演的作品《间谍》中的出色演绎，她于1965年荣获制作者协会颁发的新人奖，标志着其演技获得了业界的正式认可。同样是在这一年，她在舞台剧领域的表现被评论界高度评价，许多人视她为著名演员杉村春子的有力继任者。此后，她又陆续参演了《陆军中野学校》、《一只狼》、《化石》、《鬼畜》等多部影片，不断拓宽其戏路与影响力。进入七十年代，她因主演“女老鼠小僧”系列电视剧而赢得了广大观众的喜爱，人气急剧上升。1979年，她在今村昌平导演的《我要复仇》等影片中的精湛表演，为她赢得了当年电影旬报奖以及第三届日本电影学院奖的最佳女配角奖项，其演技实力再次获得权威肯定。纵观其艺术生涯，她所饰演的角色大多为性格复杂的“坏女人”类型，通过对这些角色的深刻理解和细腻刻画，充分展现了其深厚的艺术功底与非凡的表演造诣。
一九六七年，她与文学座剧团的演员细川俊之步入婚姻殿堂，并在此后育有一子。然而这段婚姻并未长久，两人于一九七三年正式离婚。此后数年间，她曾与近藤正臣等多位演员传出即将结婚的传闻，但这些感情最终都未能修成正果。经历种种人生起伏后，她选择皈依佛门，成为一名真言宗的女尼。在她的个人经历中，细川俊之以及演员小川真由美等人都是与她人生轨迹有所交集的重要人物。