二阶堂富美从小喜欢看电影,被星探挖掘后,12岁时登上了《冲绳美少女图鉴》,之后成为时尚杂志Nicola的专属模特。
2007年,二阶堂富美凭借出演电视剧《考试之神》作为演员出道。
2009年,在役所广司执导的剧情片《蛤蟆的油》中首次登上电影舞台;6月,出演了南明奈主演的手机剧《草莓研究班》;同年还出演了电影《天空说》。
2010年,二阶堂参演了电影《8mimi》;10月,出演了小田切让主演的犯罪推理日剧《热海的搜查官》。
2011年,二阶堂富美凭借园子温执导的电影《庸才》,与饰演男主角的染谷将太一起获得第68届威尼斯电影节最佳新人奖,并且她还获得了第36届日本电影学院奖最佳新人;4月,主演了音乐电影《剧场版,神圣放逐乐队,停不下来的摇滚乐》,并凭此片获得了第3届TAMA电影赏最优秀新进女演员和第26届高崎电影节最优秀助演女优赏,这也是其首次担任电影的主演;7月,出演了仲间由纪惠主演的历史战争片《暴风雨》;11月,出演了山田孝之主演的现代爱情电影《想戴上戒指》,并在剧中饰演了一位谜样滑冰少女。
2012年,二阶堂富美出演了松山健一主演的大河剧《平清盛》,在剧中饰演了平德子一角;4月,出演了冈田将生主演的科幻日剧《未来日记:另一个世界》;9月,二阶堂与菅田将晖联合主演了漫改电影《国王与我》;11月,还出演了伊藤英明主演的恐怖惊悚电影《恶之教典》,她在剧中饰演了侥幸逃过了男主角屠杀存活下来的女学生片桐怜花。
2013年,二阶堂富美参演了生田斗真主演的电影《脑男》;9月,出演了园子温执导的集恋爱、暴力、动作、青春等元素融为一体的群像电影《地狱为何恶劣》;11月,参演的美食电影《四十九天的食谱》在日本上映;同年,二阶堂凭借着这三部作品获得了第56届蓝丝带赏最优秀助演女优赏和第35届横滨电影节最优秀助演女优赏。
2014年,二阶堂富美主演了文艺电影《河畔的朔子》和《我的男人》,并凭借这两部电影获得第24届日本电影专业大赏主演女优赏,其中《我的男人》还拿下了第38届日本电影学院赏优秀主演女优赏等多个殊荣;同年,二阶堂出演了冈田准一主演的大河剧《军师官兵卫》,并在剧中饰演了丰臣秀吉的妻子茶茶;6月,参演的电影《渴望》在日本上映;7月,与神木隆之介一起主演了由东野圭吾小说改编的电视剧《变身》;11月,与野村周平共演的音乐电影《日日摇滚》在日本上映。
2015年,二阶堂富美出演了坂元裕二编导的女权主义题材之作《问题餐厅》;2月,与涉谷昴一起主演了音乐治愈系电影《味园Universe》;4月,与松田龙平、阿部隆史、松隆子等人联合出演了喜剧电影《再见金钱,前往贫困村》;8月,与长谷川博己联合出演的时代电影《日本的天空下》在日本上映。
2016年,二阶堂富美与大杉涟共同出演了电影《蜜之哀伤》,饰演妖艳魅惑的少女赤子;5月,搭档山崎贤人联袂主演的少女漫改电影《狼少女与黑王子》在日本首映;6月,在上映的温情电影《伤心往事》里与小泉今日子首次合作共演母女,该片以北品川为舞台,讲述本该死去的母亲与女儿在一个夏天里发生的感人故事;此外,二阶堂富美还与有村架纯、佐藤健、菅田将晖等人合作出演了第148届直木奖受赏小说改编的同名电影《何者》,饰演“有强烈意识”的大学毕业生小早川理香;7月,与藤原龙也、伊野尾慧、黑木瞳等人合作出演悬疑剧《遗失身份》;9月,主演的SP特别剧《热血老师》在日本电视台首播;10月1日,与福山雅治合作主演的剧情片《独家新闻》上映,在片中扮演新人记者行川野火。
2017年,与升野英知、若林正恭合作日本电视台一月开播的新型日剧《住住》,在剧中饰演本人;4月,在绫野刚主演的爱情剧《弗兰肯斯坦之恋》中饰演和怪物坠入禁断之恋的大学生津轻继实;同年,与吉泽亮双主演根据漫画家冈崎京子原作改编的真人版电影《我很好》。
2018年,与斋藤工共演悬疑剧《侦探物语》。7月,出演电视剧《在这世界的角落》,在剧中饰演白木凛。同年,与GACKT共演漫改电影《飞翔吧埼玉》。
2019年,其与龟梨和也共同主演的刑侦剧《草莓之夜·SAGA》开播,在剧中扮演警视厅搜查一课的女班长姬川玲子。9月13日,其出演的电影《人间失格》上映。主演漫画改编真人电影《生理酱》。出演2020年上半年播出的晨间剧《YELL》。2019年8月,出演电影《糸》。
2020年,第71回红白歌会公布了主持人阵容,二阶堂担任红组主持人。
人间失格 2019-09-13 饰演山崎富荣 导演蜷川实花 主演小栗旬
飞翔吧埼玉2019 饰演白鹏堂百美 导演武内英树 主演GACKT
生理酱 2019 饰演米田青子 导演品田俊介 主演伊藤沙莉
犬舍2018-00 饰演渡辺しおん 主演木梨宪武/佐藤健/本乡奏多
我很好2018-00 饰演ハルナ(主演) 导演行定勋 主演吉泽亮
何者2016-10-15 饰演小早川理香 导演三浦大辅 主演佐藤健、有村架纯、菅田将晖
独家新闻 2016-10-01 饰演行川野火 导演大根仁 主演福山雅治、吉田羊、泷藤贤一
伤心往事 2016-06-25 饰演果子(主演) 导演前田司郎 主演小泉今日子
狼少女与黑王子 2016-05-28 饰演筱田绘里香(主演) 导演广木隆一 主演山崎贤人
蜜之哀伤 2016-04-01 饰演赤子(主演) 导演石井岳龙 主演大杉涟
日本的天空下2015-08-08 饰演田口里子(主演) 导演荒井晴彦 主演长谷川博己/富田靖子/利重刚
再见金钱,前往贫困村2015-04-04 饰演青叶 导演松尾铃木 主演松田龙平/阿部隆史/松隆子
味园Universe 2015-02-14 饰演佐藤カスミ 导演山下敦弘 主演涉谷昴/铃木纱理奈/川原克己
日日摇滚 2014-11-22 饰演宇田川咲 导演入江悠 主演野村周平/前野朋哉/落合モトキ
渴望2014-06-27 饰演远藤那美 导演中岛哲也 主演役所广司/小松菜奈/妻夫木聪
我的男人2014-06-14 饰演腐野花(主演) 导演熊切和嘉 主演浅野忠信/茂吕师冈/河井青叶
河畔的朔子2014-01-18 饰演朔子(主演) 导演深田晃司 主演鹤田真由/太贺/古馆宽治
四十九天的食谱2013-11-09 饰演イモ 导演棚田由纪 主演永作博美/石桥莲司/冈田将生
地狱为何恶劣2013-09-28 饰演武藤ミツコ 导演园子温 主演国村隼/堤真一/友近
脑男2013-02-09 饰演绿川纪子 导演泷本智行 主演生田斗真/松雪泰子/江口洋介
草莓之夜·SAGA 2019-04-11 饰演姬川玲子 主演龟梨和也
在这世界的角落2018-07 饰演白木凛
侦探物语 2018-04-08 饰演新井直美 导演笕昌也 主演斋藤工、夏木麻里、长谷川京子
刑警弓神 2017-12-07 饰演石崎春菜(第九集) 导演加藤裕将 主演浅野忠信、神木隆之介、稻森泉
弗兰肯斯坦之恋2017-04-23 饰演津轻继实 导演狩山俊辅、茂山佳则 主演绫野刚、柳乐优弥
もしもドラマ がんこちゃんは大学生2017-03-06 饰演がんこちゃん(主演) 主演伊藤沙莉、中川大志、宫崎吐梦
住住2017-01-25 饰演二阶堂富美 导演住田崇、桥本和明 主演升野英知、若林正恭
幸福的记忆2017-01-08 饰演冬花(SP) 导演竹园元 主演渡边谦、北川景子、麻生祐未
东京午夜行2016-12-22 饰演ナオ(主演SP) 导演山田智和 主演柳俊太郎、八十田勇一
热血老师2016-09-23 饰演村本爱子(主演SP) 导演国本雅广 主演坂口健太郎、大野拓朗、田畑智子
2014 第24届日本电影专业大奖最佳女主角 我的男人、河畔的朔子 (获奖)
2014 第6届TAMA电影赏最优秀女优赏 我的男人 (获奖)
2014 第13届ニューヨーク・アジア映画祭 ライジングスター・アワード 我的男人 (获奖)
2014 第39届エランドール赏 新人赏 (获奖)
2013 第35届横滨电影节最优秀助演女优赏 地狱为何恶劣、脑男、四十九天的食谱 (获奖)
2013 第56届蓝丝带赏最优秀助演女优赏 地狱为何恶劣、脑男、四十九天的食谱 (获奖)
2013 第17届日本インターネット映画大赏 主演女优赏 庸才、恶之教典 (获奖)
2012 第26届高崎电影节最优秀助演女优赏 神圣放逐乐队 (获奖)
2012 第3届TAMA电影赏最优秀新进女演员 神圣放逐乐队 (获奖)
2012 第16届日本インターネット映画大赏 ニューフェイスブレイク赏 神圣放逐乐队、我想戴上戒指 (获奖)
2011 第68届威尼斯国际电影节马赛罗·马斯楚安尼奖 庸才 (获奖)
2014 第8届亚洲电影大奖最佳女配角奖 地狱为何恶劣 (提名)
2020 第43届日本电影学院奖最佳女主角奖 飞翔吧!埼玉 (提名)
2020 第43届日本电影学院奖最佳女配角奖 人间失格 (提名)
2015 第36届日本电影学院奖最佳女主角奖 我的男人 (提名)
2013 第36届日本电影学院奖最佳新人奖 庸才 (获奖)
二阶堂富美在电影《庸才》里充满青春气息的热演让人为之动容,而她的演技个性之余富有‘色气’(性感),假以时日必成‘大女优”。相比处于被动角色的主人公,她漂亮地演绎出带动其的‘芯’强大的女主角。正是因为她强大的演技力才能使这个角色成立。片中她显露出强烈的愤怒,让观众有特别的真实感。二阶堂具有作为女优,对角色集中和拔群理解力的天分,令看到的人也能感受到她的那份坚强。她在演技和实际的自我中所保持的‘间隙’让人联想起大竹忍,今后她也能演绎更多不可思议的角色,像杀人犯这些狂气、恐怖的角色肯定会增多。她可以成为一名演技幅度大的女优,根据不同的角色,她具有无限的可能性。(电影评论家松原正美评)
2013年年仅19岁的二阶堂已经出道6年时间,通过自身的努力,她已经形成了独树一帜的演戏风格。在鄂霍次克海的冰雪极地拍戏,让人看到了二阶堂不服输的坚韧品格。(电影网评)电影《庸才》的女主角二阶堂就像是一朵娇艳的花朵,为整部电影增添无限想象。(网易娱乐评)不少日本影迷将二阶堂富美称为“小宫崎葵”。在园子温执导的电影《庸才》中,她与染谷将太饰演了两名边缘中学生,上演了数段十分具有爆发力的精彩对手戏。在日剧《未来日记》中,二阶堂饰演的对于周围世界丧失信任的少女,同样令人印象深刻。(时光网评)无论在《河畔的朔子》中度过的炎夏,还是在《我的男人》中度过的严冬,从心底感到二阶堂是一位非常酷的女演员。(演员太贺评)