2002年8月，在念初中3年级的荣仓奈奈在涩谷109楼前被星探发掘。高挑的身材让她立马成为女性潮流杂志《SEVENTEEN》的当家模特

2004年8月，出演电视剧《爷爷~和孙子一起的夏天~》从而演员出道。10月16日，参演的电影《空白警察》在日本上映。2006年，主演第一部日剧《练舞》，此后渐转向演艺方向发展。当时年仅十八岁的荣仓奈奈，拥有身高170cm的“九头身”美少女外型。

2007年1月20日，与松本润搭档主演的爱情电影《妹妹恋人》在日本上映，饰演双胞胎兄妹中的妹妹结城郁。3月31日，主演的校园电影《柠檬时期》在日本上映。4月，参演的伊东美咲主演电视剧特别篇《相聚一刻》在日本首播。4月16日，与山下智久、长泽雅美、藤木直人等合作主演的爱情喜剧《求婚大作战》在日本首播，她在其中饰演女主角吉田礼的好朋友奥绘里。8月18日，主演的音乐电影《阿波舞》在日本上映。

2008年1月，主演的NHK晨间剧《瞳》在日本首播。3月25日，参演的系列续集《求婚大作战SP》在日本播出。2009年1月13日，与水岛宏、佐藤健等合作主演的青春校园剧《我的帅管家》在日本首播，饰演女主角东云芽衣。5月9日，与瑛太搭档主演的剧情片《生命最后一个月的新娘》在日本上映，荣仓奈奈饰演因乳癌仅剩一个月生命的长岛千惠，并凭借该电影获得了第33届日本电影学院奖的新人奖。2010年4月9日，参演的富士台50年台庆剧《我家的历史》在日本首播，她在剧中饰演八女家的三女、美术老师八女房子。同年，与藤木直人、木村佳乃等合作主演富士台电视剧《决定不哭的日子》。

2011年4月19日，与反町隆史、井川遥、伊原刚志等合作出演的家庭剧《我的傻爸爸》在日本首播。6月18日，与三浦春马、小西真奈美、井川遥等合作出演的爱情电影《东京公园》在日本上映，饰演主角光司青梅竹马的好友富永，并凭借该电影获得了第26届高崎电影节女配角奖。10月13日，主演的爱情剧《蜜之味》在日本首播，她在其中饰演实习医生森本直子。11月5日，主演的电影《彼时生命序曲：搬向天国的家》在日本上映。11月19日，与冈田将生、原田泰造、松坂桃李等合作主演的剧情片《彼时生命》在日本上映，饰演遗物处理公司职员久保田雪。

2012年1月，与山下智久、前田敦子等合作主演的亲情剧《最完美的人生终点》在日本首播。7月，主演校园悬疑剧《暗黑女教师》，饰演生物教师高仓夕子。11月2日，参演的历史电影《傀儡之城》在日本上映，饰演氏长之女甲斐姫。

2013年4月13日，参演的律政喜剧《LEGALHIGH特别篇》在日本首播。4月15日，主演刑侦剧《确证～警视厅搜查3课》。4月23日，与冈田准一、栗山千明、田中圭等主演的动作科幻电影《图书馆战争》在日本上映，荣仓奈奈饰演一等图书士笠原郁。9月23日，与松本润搭档主演的电影《最初的歌》在日本上映。

2014年6月，主演喜剧电影《漫步夏威夷》在日本上映。10月，担任作家凑佳苗纯爱推理小说《为了N》电视剧版的主演，饰演杉下希美一角。11月22日，与相叶雅纪、生田斗真、韩孝珠等主演的爱情电影《戴维克罗的恋爱和魔法》在日本上映。

2015年2月，主演剧情片《谜样的他》。4月，加盟柯南剧场版《名侦探柯南2015：业火的向日葵》，客串声出演一个名画鉴定师宫台夏美。10月10日，与冈田准一联合出演的动作科幻电影《图书馆战争2：最后的任务》在日本上映。10月22日，出演朝日台电视剧《遗产争族》，饰演富家女河村枫。

2016年4月17日，松本润主演的律政剧《99.9刑事专门律师》播出，她在剧中饰演性格较为好强的女律师立花彩乃。5月7日，参演的由佐藤浩市主演的悬疑电影《昭和64年：前篇》在日本上映，《昭和64年：后篇》于6月上映。2017年，与大岛优子、吉高由里子搭档主演NTV爱情喜剧《东京白日梦女》，饰演美甲师山川香。

2018年6月，搭档安田显主演的喜剧电影《每天回家都会看到我老婆在装死》在日本上映。7月，参演的二战题材电视剧《在这世界的角落》播出，她在剧中饰演2018年夏季从东京到吴市访问老居民的近江佳代。10月，出演的由高桥一生主演的情感剧《我们是奇迹产生的》在日本首播。

2019年6月，参与动画电影《走起！面包超人闪耀！冰激凌国的香草姬》的配音。8月，出演由歌手中岛美雪同名歌曲改编的电影《糸》。2020年，出演TBS悬疑穿越剧《特修斯之船》。

2014年，荣仓奈奈与演员贺来贤人在TBS电视剧集《为了N》的共演中相识，2015年夏开始交往。2016年8月7日，荣仓奈奈与贺来贤人通过双方所属事务所正式公布了结婚喜讯。

2017年6月12日，与贺来贤人的第一个孩子出生。

日本电影学院奖

• 2010第33届新人奖生命最后一个月的新娘（获奖）

日本电影专业大奖

• 2012第21届女主角奖彼时生命，东京公园（获奖）

日刊体育日剧大赏

• 2012第15届女配角奖最完美的人生终点（获奖）
• 2007第10届女配角奖求婚大作战（获奖）

高崎电影节

• 2012第26届最佳女配角东京公园（获奖）

2010Elan d'or大奖

• 2010-02-04新人奖（获奖）

日剧学院奖

• 2010第64届最佳女主角决定不哭的日子（提名）
• 2009第60届最佳女主角我的帅管家（提名）

个人奖项

• 2019-10-29第17届Clarino美腿大奖30代部门（获奖）
• 2001年度全国大会·全国民谣协会少年少女部最优秀奖（获奖）

荣仓奈奈从小就是一个活泼开朗的女孩子，有着可爱的外形以及纯真甜美的笑容，不仅身材一级棒，性格也是出名的好。她很真实，大大方方展现自己的情绪，不会有遮掩之处，有点男孩子气，也出演了很多阳光而积极向上的角色。在电视剧《为了N》中，荣仓奈奈凭借杉下希美这个角色展现了精湛的演技，让许多观众对她有所改观。演戏时的她对角色认真投入，导演和工作人员对她评价也很高。除此之外，她还拥有着清亮的嗓音，声音既不失可爱，又具有知性、冷静的一面，歌唱饱含感情。