写真照的拍摄始于1998年，当时她加入了Stardust Promotion事务所旗下的演艺团体ANGEL EYES，其在该团体中的编号被指定为No.61，此时的她年仅十岁。随后在2005年12月，她报名参加了大型女子偶像团体AKB48的第一期成员甄选活动，此次甄选的总报名人数高达7924人，竞争极为激烈，而她最终成功脱颖而出，成为合格入选的24人之一，并由此正式成为AKB48的初期成员。2006年10月25日，她随着AKB48的首张单曲《想见你》的发行而正式在演艺界出道；此后，外界一度传闻她为了全力投入演艺事业，已从埼玉县立大宫武藏野高等学校（日语：埼玉県立大宫武蔵野高等学校）退学。然而事实并非如此，在2012年4月20日播出的周刊ノースリー部广播节目中，她本人亲自澄清了这一说法，坦言自己虽然曾在高中阶段因故留级一年，但最终仍然顺利完成了学业，取得了高中毕业资格。2007年7月3日，她与队友高桥南、峯岸南一同移籍至尾木制作事务所。同年12月31日，她以AKB48成员的身份登上了第58回NHK红白歌合战的舞台，实现了在红白这一国民性音乐盛事中的首次亮相。2008年9月2日，她与高桥南、峯岸南共同组成了小分队“no3b”，并于同年11月26日发行了该小分队的第一张单曲《RELAX!》，这张单曲在发行首周便成功打入日本公信榜，取得了第十三名的成绩。此外，在2008年10月10日，由no3b主演的电视剧《帅男偶像》于日本电视台首次播出；紧接着在11月26日，以no3b名义推出的音乐CD也正式上市发售。
二零零九年三月十八日，作为小团体ノースリーブス（no3b）的一员，她参与了第二张单曲《タネ》的发行工作。同年七月八日，在AKB48第十三次单曲选拔总选举中，她成功获得了第六名的佳绩。紧接着在八月二十四日，于日本武道馆举办的“AKB104选抜组阁祭演唱会”第三场公演上，运营方正式宣布她将调动至全新的TEAM A并开始后续活动。到了十一月二十五日，她再次以ノースリーブス（no3b）成员的身份，推出了该组合的第三张单曲《キスの流星》。二零一零年一月八日，由她与前田敦子、大岛优子共同主演的电视剧《真假学园》正式在日本电视台播出。同年三月，她开始担任TBS电视台AKB48常规节目“有吉AKB共和国”的主持人，进一步拓展了演艺活动。四月二十日，她正式开通了个人Twitter账号，成为AKB48团体中第二位开设个人Twitter的成员。次日，即四月二十一日，ノースリーブス（no3b）发行了第四张单曲《Lie》。五月，她获得了时尚杂志《MAQUIA》的青睐，成为其专属模特。六月九日，在第十七张单曲选拔总选举中，她保持了稳定的人气，取得了第七名的成绩。八月四日，ノースリーブス（no3b）的第五张单曲《君しか》问世。九月十五日至十六日，她以Team Ogi成员的身份参与了尾木制作公司首次举办的Team Ogi祭活动。九月二十一日，在通过猜拳方式决定的第十九张单曲选拔中，她发挥出色，赢得了第三名。 二零一一年一月一日，ノースリーブス（no3b）发行了首张同名专辑《ノースリーブス》，该专辑首次发行便登上了日本公信榜的冠军位置，取得了里程碑式的成绩。一月二十二日，由她主演的影片《AKB48纪录片：未完待续》在日本全国影院公开上映。三月二日，组合发行了第六张单曲《Answer》，这首歌曲同时被选为动漫作品《恶魔奶爸》的片尾曲，单曲发行首周即登上公信榜第二位。六月九日，在第二十二张单曲选拔总选举上，她再次回归第六名的位置。六月二十九日，ノースリーブス（no3b）推出了第七张单曲《唇 触れず》，该单曲首周便登上公信榜第三位，并且首周销量突破十万张，创造了该小团体发行史上的新纪录。七月十五日，她参与出演的电视剧《原来是美男》于日本首播。九月二十日，在由猜拳决定的第二十四张单曲选拔中，她获得了第十三名。至此，她成为AKB48团体中一位参与了从第一张到第二十四张所有单曲选拔的成员，见证了团队的发展历程。十月九日，她远赴越南，参加了旨在促进两国文化交流的日越友好音乐祭。 时间进入二零一二年，一月二十七日，她主演的影片《AKB48纪录片：演出继续》在日本上映。六月六日，在东京武道馆举行的AKB48第四次总选举中，她以五万四千四百八十三票的成绩，再度位列第七名。同年八月，她登上了时尚杂志《anan》（MAGAZINE HOUSE）一年一度的惯例企画“SEX特集”的封面及内页写真版面，展现了独特的时尚魅力。八月十日发行的、以她作为封面人物的写真集《anan》市场反响热烈，截至当月二十二日已售出六十万部，总发行量达到了八十万部。八月二十四日，在“AKB48 in TOKYO DOME～1830mの梦～”东京巨蛋演唱会首日，运营方宣布她将移籍至Team B。八月二十七日，她在AKB48剧场参加了“前田敦子毕业公演”。九月十八日，于日本武道馆举行的AKB48第二十九张单曲选拔猜拳大会上，她在第三回合遗憾败给梅田彩佳，这是小嶋阳菜首次未能进入单曲选拔阵容。十月十三日，她主演的剧场版电影《私立马鹿兰高校》公映。十一月一日，随着“组阁后新体制”正式实施，她成为了Team B（梅田Team B）的正式成员。十一月三日，她作为Team B“Waiting（ウェイティング）”公演初日的登场成员之一，开启了在全新队伍中的活动篇章。
二零一三年二月十一日，由她担任主演的电视剧《So Long!》正式迎来首播。随后在二月二十日，作为品牌代言人为少女内衣品牌PEACH JOHN拍摄的全新一季广告全面播出，其完整版在Youtube平台上的播放量迅速突破四百五十万次，成功登顶日本地区热门视频排行榜首位。三月十五日，其主演的深夜剧《メグたんって魔法つかえるの》（亦译作《小惠你会使用魔法吗》）的同名漫画写真书正式出版发行，并于三月二十五日在福家书店新宿店举办了专场握手会，与粉丝进行了亲切互动。三月三十日，她参与了TBS电视台特别节目《2013 オールスター感谢祭》的录制，在节目中凭借准确猜中迷你马拉松冠军而赢得了二十五万日元的奖金。四月六日，她在幕张メッセ举行的剧场盘握手会上正式递交了报名表，宣布参加AKB48第三十二张单曲选拔总决赛。六月八日，在AKB48第五次选拔总选举中，她以六万七千四百二十四票的成绩荣获第九位。九月十八日，她被选为AKB48第三十三张单曲《ハート・エレキ》的中心成员，担任center位置。 进入二零一四年，二月二十四日，她正式转移所属队伍至Team A。五月三十日，她出演的电影《蔷薇色的布子》在日本举行了首映礼。六月七日，AKB48第六回选拔总选举在味之素体育馆进行开票仪式，小嶋阳菜最终取得了第八名的成绩。七月十八日，由她参演的电视剧《青之炎》于东京电视台深夜时段开始播出。同年九月十七日，在“AKB48 Group 猜拳大会2014”中，她经过多轮角逐最终获得了第二名的佳绩。 二零一五年，她客串出演了于一月十九日播出的《马路须加学园4》第一集。一月二十五日，她成功入选AKB48第三十九张单曲碟《Green Flash》的十六人选拔阵容，并与柏木由纪共同担任该单曲的双center。三月二十四日，她的全新个人写真集《どうする？》公开发售。三月二十七日，在埼玉超级竞技场举行的春季演唱会上，通过人事调动公告确认她继续留任于Team A。六月七日，由她主演的TBS系特别剧《3个小镇故事》首播，她在剧中诠释了一位全心全意朝着梦想努力前进的乐观少女形象。也是在这一年，她正式对外宣布将不参加“AKB48第四十一张单曲选拔总选举”。 二零一六年四月十五日，她在台湾花漾Hana展演空间成功举办了个人粉丝见面会。四月十八日，她的首个个人冠名节目《我是小嶋阳菜!》于东京电视台开播。六月十八日，在“AKB48第四十五张单曲选拔总选举”中，她以“にゃんにゃん仮面”（喵喵假面）的特别身份参与并获得了第十六名，并在发表感言时正式宣布将从AKB48毕业。十月二十九日，她出演了《夜店马路须加学园》。此前在十月二十二日，她通过SHOWROOM直播宣布，将于二零一七年二月二十二日在国立代代木竞技场第一体育馆举行名为『こじまつり〜小嶋阳菜感谢祭〜』的毕业公演。十一月二十一日，由她亲自参与编排的AKB48剧场公演・小嶋阳菜“好感度爆上げ”举行了首日演出。十二月二十九日，她的个人官方网站“Haruna Kojima Official”正式上线开通。十二月三十一日，在NHK红白歌合战中，她作为“AKB48梦之红白选拔”成员之一，获得了第七名的成绩。 二零一七年二月四日，在横滨举行的一场握手会上，她宣布进入AKB48第四十七张单曲的选拔成员名单，并成为该单曲的center。二月二十一日，她正式公布将于四月十九日举办自己的毕业公演。四月十九日，正值她二十九岁生日当天，于AKB48剧场举行了『KOJIMA FINAL COUNTDOWN 3rd 小嶋阳菜 卒业公演』，为其长达十一年四个月的AKB48成员生涯画上了圆满的句号。二零一七年四月二十四日，小嶋阳菜登上了当日发行的《周刊花花公子》封面，该杂志为纪念她的毕业，特别制作了详细的毕业特辑，回顾并致敬她在团期间的精彩历程与贡献。
二零一八年，她正式创立了个人服装品牌Her lip to。在此过程中，她不仅作为品牌的创始人与核心设计者，还亲自担任模特，通过多种形式的展示来呈现服装的设计理念与穿着效果，从而全方位地塑造并传递品牌的独特风格与美学主张。
二零二四年十月二十八日夜晚，在东京都的一处繁华街区发生了一起突发治安事件。当时，知名人士小岛阳菜正在街头行走，一名身份不明的男子突然从其身后快速接近并实施扑倒行为。该男子的举动迅速被现场人员察觉，警方在接到报告后立即行动，于事发地点将这名涉事男子当场控制并依法逮捕。目前事件的具体动机及详细情况仍在警方的进一步调查与核实之中。
作为日本国民女子偶像团体AKB48的成员之一，小嶋阳菜以其出众的外形条件在团体中享有极高的人气，被众多粉丝誉为性感的象征。她尤其以优美的身材曲线而著称，在团体内外获得了“美乳美臀王”的亲切称号。自正式出道以来，小嶋阳菜积极参与各类演艺活动与商业拍摄，其中她所拍摄的众多性感风格的比基尼写真集尤为引人注目，展现了其健康而充满魅力的个人特质。除了专业的写真作品，她在日常生活中流露出的自然状态与私下穿搭也常常成为公众讨论的焦点，进一步巩固了她在流行文化中的影响力。