2014年，樱井日奈子在大学社团朋友的热情鼓励下，报名参加了“冈山美少女选拔大赛”，凭借出众的气质与表现赢得了“美少女冠军”的荣誉；此后，她顺利签约INCENT事务所，正式开启了演艺生涯。2015年，樱井日奈子受邀出演了冈山理科大学教育学部的宣传短片；同年，她还担任了LINE MUSIC的品牌广告模特，进一步积累了镜头前的经验。2016年5月，她通过参演舞台剧《それいゆ》正式以演员身份出道；7月17日，其个人首部电视剧作品《遗失身份》首次播出；10月8日，在与唐泽寿明、洼田正孝共同出演的刑侦喜剧《The Last Cop》中，她饰演了被分配到交通科的新人警官“三岛菜菜子”，展现了角色青涩而认真的特质；10月28日，她发行了个人首本写真集《桜井日奈子です。》，记录了其青春活力的形象。2017年10月13日，她又推出了第二本写真集《桜井日奈子！》，呈现了更为成熟的风格。2018年4月27日，樱井日奈子与吉泽亮共同主演的爱情电影《橘子酱男孩》上映，她在片中饰演活泼开朗又可爱的高二女生小石川光希，演绎了一段纯真的校园恋情；11月9日，她与平野紫耀共同主演的漫改电影《青涩宝贝》上映，在片中饰演虽然暗恋男主角凛，却因为对方的态度而不敢多想的春名优羽，细腻刻画了少女心事。2019年1月19日，她参演了由野村周平主演的爱情剧《属于你的我的初恋》，在剧中饰演一直努力寻找方法救治男主角垣野内逞的种田茧，展现了角色的执着与温柔；4月，她参演了电影《任侠学园》，在片中饰演学生会中的优等生美咲；6月，她接拍了FOD平台原创网剧《亚努斯之镜》，在剧中一人分饰两角，同时挑战优等生和不良少女两种截然不同的形象；11月15日，她与间宫祥太朗共同主演的漫改电影《杀不掉的他和死不了的她》上映，在片中饰演因言行过于消极而被全班排挤的边缘女孩鹿野娜娜，深入表现了角色的孤独与成长。2020年4月11日，她出演的恋爱短剧集《年下男友》播出，于第一集登场，在剧中饰演性格成熟稳重的梨纱；7月15日，她主演的漫改剧《洗澡少女!》在东京电视台的日剧Paravi栏目播出，在剧中饰演爱在自家浴室挑战各种各样洗澡方法的生实野早夜子，角色充满生活趣味；7月17日，她出演的校园喜剧《我是大哥大SP》播出，在剧中饰演美貌与智慧并存的大学生诗织。2021年2月12日，她与神尾枫珠共同主演的爱情剧《NG妹大改造》播出，在剧中饰演女高中生木下麻伊露，呈现了一段青春期的情感故事。2023年6月16日，她出演的电影《魔女的香水》正式上映；6月，官方宣布她将加盟朗读剧《HAROLD AND MAUDE》，尝试新的表演形式。7月13日，她参演的电视剧《绝密的密子小姐》播出；12月20日，她出演的另一部电影《圣哥传～圣哥VS恶魔军团》上映。2025年3月21日，她出演的电视剧《1995～地下铁沙林事件30年 救命现场的声音～》播出；4月8日，她参演的又一部电视剧作品《人事的人见》也与观众见面。
樱井日奈子的家庭与篮球运动有着深厚的渊源，她的父亲长期从事篮球教练工作，在父亲的熏陶和指导下，她与家中的一位哥哥以及一位弟弟从小便接触并系统性地练习篮球。得益于家庭环境的培养和自身的兴趣，樱井日奈子自入学起便积极参与校园篮球活动，其篮球社团的经历从小学持续至高中阶段，贯穿了她的整个学生时代。
2018年12月25日，樱井日奈子被任命为冈山市观光大使。
樱井日奈子身上那份独特的可爱气质，仿佛能净化周围的空气，让氛围都变得格外清澈。她被粉丝们亲切地称为“冈山的奇迹”，如同彗星般闪耀登场，以其充满透明感的清新形象，在众多影视作品中留下了令人难忘的印记。她的演技十分出色，尤其在作品《亚努斯之镜》中，将两个性格迥异的角色刻画得细腻入微，展现出了扎实的表演功底。她的第二本写真集选择在阳光明媚的关岛进行拍摄，碧海蓝天之间，樱井日奈子绽放着灿烂笑容的画面，足以让人心动不已。而在另一组户外写真中，她与自然风景和谐相融，表现出一种浑然天成的清新与灵动。此外，在某个广告的拍摄现场，樱井日奈子置身于浪漫的粉色背景前，一边歌唱一边舞蹈，整个人洋溢着青春活泼的可爱气息，格外引人注目。