早在真木阳子还是小学生的时候，她偶然观看了由安达祐实主演的电影《REX恐龙物语》，这部作品在她心中埋下了梦想的种子，使她开始强烈地向往成为一名演员。她的演艺生涯起步于2001年，在菅原浩志导演的作品《毒品》中首次亮相大银幕。两年后的2003年，她又有机会参与了深作健太执导的电影《大逃杀2：镇魂歌》的拍摄。到了2005年，她的身影出现在DVD电视剧《东京朋友》《东京フレンズ》之中。2006年对她而言是重要的一年，7月8日，她与小田切让共同主演的电影《摇摆》在日本正式上映；同年11月，她凭借作品《摇摆》荣获了第30届“山路ふみ子映画赏”的新人女优奖，获得了业界的初步认可。 2007年秋季，真木阳子与冈田准一联袂主演的电视剧《要人警护官》在日本首播，她在剧中饰演的笹本绘里一角深受观众喜爱，推动该剧收视率逼近20%的高点。与此同时，她的个人写真集《月刊真木よう子》在市场上反响热烈，价格一度飙升至每本两万日元，足见其人气之高。2008年4月，东京电视台看中了她身上蕴藏的潜力，特别为她量身打造并以她名字命名的日剧《周刊真木よう子》播出，在这部共12集的剧中，她需要挑战十二个截然不同的角色，其精湛的演技在播出后赢得了广泛好评。 2009年5月16日，她主演的电影《钝兽》在日本上映，她在片中饰演了名为“静”的角色。此后，真木阳子在产后复出，并立即投入了《SP》电影版的拍摄工作。进入2010年，她于1月3日参与了电视剧《龙马传》的拍摄，该剧在日本首播；同年10月30日，她与冈田准一、香川照之共同主演的电影《要人警护官：野望篇》也与观众见面。2011年，她的银幕作品更为密集：3月12日，与冈田准一、堤真一、香川照之主演的电影《要人警护官：革命篇》上映；9月23日，她与森山未来、长泽雅美、麻生久美子、仲里依纱合作主演的电影《桃花期》上映，她在片中成功塑造了一位职场酷美人的形象；11月1日，与木村多江、夏帆主演的电视剧《男友、丈夫、男性朋友们》首播；11月19日，与山田孝之、二阶堂富美、小西真奈美主演的电影《想戴上戒指》上映；11月26日，她主演的电影《铁骨柔情》上映；紧接着在12月10日，她参与拍摄的电影《源氏物语 千年之谜》上映，她在片中饰演了藤壶一角。 2012年6月2日，她与渡部笃郎、金康宇、尾野真千子主演的电影《外事警察》电影版在日本上映。2013年伊始，她主演的电视剧《命运之人》在1月于日本首播；1月24日，与西岛秀俊、金孝珍、伊武雅刀主演的电影《基因危机：天才科学家的五日》上映。这一年对她意义非凡，6月22日，她与大西信满、大森南朋、铃木杏主演的电影《再见溪谷》上映，她凭借在此片中的出色表现，一举斩获第37届日本电影学院奖的最佳女主角殊荣；9月28日，她与福山雅治、尾野真千子、利利·弗兰克主演的、由是枝裕和执导的电影《如父如子》上映，她饰演的斋木尤加利给观众留下了深刻印象，该片首周票房便突破五亿日元，创下了是枝裕和导演作品的票房新纪录。 2014年2月，她与瑛太、松田龙平、高良健吾共同主演、由导演大森立嗣执导的电影《真幌站前狂骚曲》正式开拍，该片于同年秋季在日本公映。这部电影改编自日本新生代国民作家、《编舟记》原著者三浦紫苑的小说《真幌站前狂骚曲》。此外，她在2月8日与瑛太、尾野真千子、绫野刚主演的电视电影《最完美的离婚 2014特别篇》首播；3月15日，与木村拓哉、泽村一树、香川照之主演的电视电影《宫本武藏》也与观众见面。 2015年，真木阳子主演了聚焦社会议题的电视剧《问题餐厅》。3月14日，她出演的电影《迎风而立的狮子》在日本上映，她在片中饰演了男主角的未婚妻；5月9日，她与古川雄辉联合出演的恋爱喜剧电影《恋爱中毒大作战》上映。2016年，她主演了电影《蜜之哀伤》，并加盟了由松田龙平主演的新片《我的叔叔》，在片中扮演启发男主角的缪斯女神一角。同年，她还因参演是枝裕和执导的电影《比海更深》而随剧组亮相第69届戛纳电影节，在国际舞台上展现了风采。 2017年7月，真木阳子主演了富士电视台木十档的连续剧《女人的计划》。2018年1月30日，她所属的原事务所FLYING BOX通过官网宣布，与她的经纪合约已于1月中旬正式结束。5月12日，她出演的由役所广司和松坂桃李共同主演的电影《孤狼之血》在日本上映；同年，她还出演了电影《烤肉Dragon》，饰演家中的大女儿静花。9月25日，她宣布加盟女星长谷川京子、新垣结衣所属的知名事务所LesPros Entertainment，开启了事业新篇章。 2019年1月，她主演了东京电视台的电视剧《银行佳人》，这是她离开FLYING BOX加盟LesPros Entertainment之后首次担纲电视剧主演；同年7月，她参演了悬疑剧《声音 110紧急指令室》，在剧中饰演声纹分析官橘光莉，展现了角色的专业性。2020年4月11日，她出演的电视剧《未满警察Midnight Runner》播出。2021年，她持续活跃：1月12日，出演由藤原龙也主演的电视剧《青色校警·岛田隆平》播出；4月11日，出演的由广濑铃和樱井翔主演的电视剧《Nemesis》也与观众见面。 2022年，她出演了由妻夫木聪主演的电影《某个男人》；同年10月，她出演的电影《行骗天下JP：英雄篇》发布了台版中字预告，并定于10月28日在中国台湾地区上映。2023年2月，她参演的舞台剧《寄生虫》公开了演出海报，该剧计划于6月5日至7月2日在东京、7月7日至17日在大阪上演；同年10月，她的两部电影作品接连上映：10月6日主演的电影《暗流》，以及10月13日参演的电影《次元大介》。展望未来，她已确定参演的电影《金子差入店》定于2025年5月16日上映，预示着其演艺道路的持续延伸。
二零零八年十一月十一日，日本女演员真木阳子与圈外人士片山怜雄突然对外公布了婚讯，当时她已怀有三个月身孕。片山怜雄比真木阳子年长一岁，曾参演过《水男孩》，此后便逐渐淡出了演艺圈。两人相识的契机，正是通过共同出演过《水男孩》的演员瑛太的介绍。二零零九年五月十日，真木阳子顺利诞下一名女婴，其所属经纪公司第一时间通过传真向媒体发布了这一喜讯。在传真中，真木阳子写道：“今日，我的女儿平安来到了这个世界。我衷心祈愿她能健康茁壮地成长，同时，我自己也将努力成为一名合格的母亲。”然而这段婚姻并未长久持续，二零一五年九月中旬，真木阳子与身为小说家的丈夫片山怜雄正式离婚，结束了这段将近七年的婚姻关系。时光流转，至二零二五年七月二十六日，时年四十二岁的真木阳子再度传出怀孕喜讯，她已怀上第二胎，孩子的父亲是二十六岁的葛饰心。同年十二月二十四日，真木阳子正式对外宣布了第二个孩子平安出生的消息。
真木阳子拥有典型的欧陆美女特征，其丰满的唇形与优美的身体线条构成了极具吸引力的香艳容貌。即便她身着《失去城堡的人》中常见的朴素学生装束，也难以掩盖那份自然流露的、风情万种的成熟御姐气质。这类美女往往在青春正盛的二十岁便已展现出三十岁般的风韵与沉稳，而这种独特的熟龄魅力仿佛能够超越时间，一直延续下去，历久弥新。她的形象复杂而立体，既能在某些时刻表现出不容置疑的强硬与彪悍作风，又能在不同情境下切换为眼波流转的妩媚姿态，甚至偶尔施展出令人难以抗拒的含蓄色诱。这些多样特质共同构成了她在杂志写真中所呈现的独特而迷人的公众形象。