2001年凭借日剧《カバチタレ!（不平则鸣）》正式出道，2004年8月首次主演日剧《ディビジョン1同年主演了个人的首部电影《深呼吸的必要》饰演立花
2001年凭借日剧《カバチタレ!（不平则鸣）》正式出道，2004年8月首次主演日剧《ディビジョン1同年主演了个人的首部电影《深呼吸的必要》饰演立花，凭借该片在2005年获得“日本电影影评大奖”新人奖。2008年首次主演TBS系列日剧《だいすき!!（我最喜欢你）》，凭借该剧获得第56回日剧学院赏最佳女主角。2011年首次主演日本富士电视台月九剧《我不能恋爱的理由》
2015年10月主演日本TBS电视剧《婚礼前日》
香里奈自幼学习电子琴和芭蕾舞，自称是“隐蔽青年”，于闲暇时，常关在房间里玩电玩游戏或是跟爱犬玩耍。因为喜欢在家里，常常刷牙的时候将脚高举过头，或是用芭蕾舞的动作技巧在家里移动，以当作训练。
2000年，香里奈成为时尚杂志《Ray》的专属模特，借此出道。
2001年1月11日，第一次出演清新职场剧电视剧《不平则鸣》、在剧中饰演小原春菜，以此为契机开始在影视方面暂露头脚。
2002年，经纪公司由名古屋的"マッシモ"转成“テンカラット"（TEN CARAT）。并出演校园科幻电视剧《漂流教室》饰演舞冈。
2004年，第一次主演电视剧《ディビジョン1（ステージ5 2H）》。同年5月29日，第一次主演电影《深呼吸的必要》，凭借该片在2005年获得“日本电影影评大奖”新人奖。
2005年，发表第一本写真集《KARINA》。并出演海滩救助类电视剧《海猿》饰演松原。凭借此片获得第9回ニフティ电影大奖新人奖。
2006年，出演剧情类电视剧《我的前进之道》，并凭借此片获得第51回ザテレビジョンドラマアカデミー赏女配角奖。
2007年，发表婚纱自主品牌《Sancta Carina》。在表参道Hills发表会上亲自担任模特，穿上自己设计的婚纱走秀。同年第一次在《TOKYO GIRLS COLLECTION》展会中登场。并与新垣结衣合作出演爱情电影《恋空》饰演樱井美奈子。
2008年，首次主演TBS的爱情励志类连续剧《だいすき!!（我最喜欢你）》。为了符合其中名为‘柚子’一角之形象，将长发剪去40厘米左右。凭借此剧获得第58回日剧学院赏最佳女主角和第56回ザテレビジョンドラマアカデミー奖最佳女主角奖。同年，第一次发售名为《I can.》的照片组。
2009年，与黒木瞳合作主演职场励志类电视剧《真我霓裳》饰演天野绢惠，在
本片中首次与两个姐姐作为“能濑三姐妹”同台演出。同年成为日本时尚杂志《GINGER（ジンジャー）》专属模特。
2010年9月25日，时隔6年主演爱情电影《爱情喜剧》，这次影片中她首次挑战出演玩弄喜欢自己的男生的“最恐怖女人”。同年出演青春励志类电视剧《打工仔买房记》。
2011年1月12日，主演电视剧《美咲ナンバーワン!!（美咲NO.1）》，同年10月，首次主演富士电视台月九爱情类电视剧《我不能恋爱的理由》饰演藤井惠美。同年，在运动励志类电影《明日之丈》中担当女主角，因为香里奈本身对时尚很在行，女主角的服装也将由她本人负责。同年，发售第三本写真集《One.》。
2012年，与向井理合作主演爱情电影《GIRL》，饰演一位在大
型广告代理店工作的女性泷川由纪子。同年与木村拓哉合作出演励志类电视剧《PRICELESS》饰演二阶堂彩矢，凭借此片获得第75届 日剧学院赏女配角奖第3名。
2013年，出演爱情类电视剧《summer nude》，此剧是她与山下智久第三次合作，在剧中和山下智久以及户田惠梨香会陷入一段三角恋。
2014年，从就职14年来的时尚杂志《Ray》的专属模特毕业。同年3月发售的同杂志5月号上，是香里奈最后一次登场。
2015年，香里奈确定主演10月开始在TBS火十档期播出的黄金档剧集《婚礼前日》，在剧中她将出演婚礼前100天被告知患有脑肿瘤的职场女性。