小学时，广末凉子喜欢打篮球，是班级篮球队中的主力。在小学五年级时，她还凭其精湛的球技加入了学校的篮球队。
1993年，中学时，凉子放弃了练习多年的篮球，改攻田径。
1994年，中学二年级时，她在当地运动会中夺得跨栏季军。
1994年，参加日本P&G举办的“Clearasil洗面乳”广告选拔，拿下冠军及百万日元奖金，并获得拍摄该洗面乳广告的机会，亦因此自日本艺能界出道。5月，广末凉子参加电影“20世纪的乡愁”选角，从近500名试镜者中被导演看中，出演女主角。
1995年，初演日剧《Heart's》，让人眼前一亮，不久就接拍了一个“固力果”的广告。同年参加高知县运动大会，夺得了跳高第二名及跨栏第二名。
1996年她离开故乡高知赴东京就读品川女子学院高等部。这年，她做了一个电台节目，叫《广末凉子今晚努力吧》，并参演了《将太的寿司》，在其中饰演柏原崇乖巧体贴的妹妹关口美春，其不同面貌的精彩表现，受到一致好评，使凉子人气直升，并借由此角色获得第10届日剧学院赏最佳新人奖。同年参演了当年超高收视率的经典日剧《悠长假期》，饰演钢琴才女齐藤贵子一角。
1997年4月15日，发行首张个人单曲细碟《认真恋爱五秒前》，以歌手身份出道。不久趁势出版了写真集《20世纪的乡愁》，一个月后又推出《20世纪的乡愁故事》。6月25日，她的第二张细碟《大スキ!》发行。后来的几个月，她接拍了经典日剧《海滩男孩》，以及电影《20世纪的乡愁》等影视节目。到了10月15日推出了第三张个人细碟《风中的三棱镜》。11月，发行了第一张个人大碟《ARIGATO!》。年底，凉子参加了相当于中国春晚的NHK电视台第48回“红白歌会”，代表红组第二个出场演唱了《大スキ!》。
1998年1月8日，得到横滨电影节的最优秀新人奖，然后又在3月份得到了“金箭奖”的“新音乐新人奖”和“最优秀新人奖”以及“日本电影奖”的“新演员奖”。5月13日，她的细碟《夏天夕阳》发售。10月7日，推出了一张细碟《牛仔裤》。11月25日，凭借实力考入了日本著名的大学早稻田大学。
1999年2月，广末凉子的另一张细碟《迈向明日》开始发行，大碟《Private》也随之出版，并且举行了一连串大型演唱会。4月，入读日本早稻田大学教育学部国语国文学系。年中，她拍摄的电视剧《唇膏》和电影《铁道员》（与高仓健合演）前后上映，与明石家秋刀鱼合作的《世界最爱是爸爸》也是凉子第一次尝试演出敢爱敢恨的角色；下半年，拍摄新影片《秘密》。12月，广末凉子举行初次Live演唱会“RHDebutTour1999”。
2000年10月，广末凉子主演的电影《秘密》远征西班牙参加第33届西切斯加泰隆尼亚影展，并获得最佳女主角和最佳剧本奖两项大奖。
2002年2月以后，广末凉子为专注演员事业，停止了一切音乐活动。
2003年10月6日，广末凉子在早稻田大学自动退学。
2005年，广末凉子复出回归演员本业，在富士电视台的招牌时段“月九”（星期一晚上九点的时段）正式复出，并在《SlowDance》中担任配角。
2007年2月10日，与阿部宽等主演的电影《重返泡沫时代》在日本上映，在剧中饰演田中真弓。
2008年7月12日，与松冈昌宏主演的电视剧《暴走兄妹》（又名康子与健儿）在日本首播，饰演椿惠理香。9月13日，与本木雅弘、山崎努、吉行和子等主演的电影《入殓师》在日本上映，饰演小林美香。11月，在最后一期FansClub会刊宣布，正式解散由1997年成立的官方FansClubR.H.Friendle。广末凉子于会刊上感谢Fans多年来的支持，并表示只是解散FansClub，不是退出艺能界。
2009年2月，广末凉子和本木雅弘主演的电影《入殓师》，该片获得第81届奥斯卡金像奖最佳外语片，成为第四部获得此奖项的日本电影。5月1日，与江口洋介、大泽隆夫等主演的电影《侠盗石川》在日本上映，饰演浅井茶茶。11月14日，与中谷美纪、木村多江、鹿贺丈史等主演的电影《零的焦点》在日本上映，饰演鹈原祯子。
2010年1月3日，与福山雅治主演的大河剧《龙马传》在日本首播，饰演平井加尾。6月12日，与苍井优、铃木京香、竹内结子、田中丽奈、仲间由纪惠主演的电影《花》在日本上映，饰演佳。
2012年6月16日晚18时半，广末凉子在上海大剧院参加第15届上海国际电影节。6月23日，与香取慎吾等主演的电影《爱犬正雄向前冲！》在日本上映，饰演须永里美。9月15日，与雅人、香川照之等主演的电影《盗钥匙的方法》在日本上映，饰演渴望结婚的美女编辑长香苗。
2013年1月29日，广末凉子凭借电影《盗钥匙的方法》获得第55届蓝丝带赏最佳女配角奖。同年12月确定与冈田将生一同主演由《白夜行》导演平川雄一朗执导的喜剧片《旧情》，于2014年秋季上映。
2014年8月19日，主演的电视剧《圣女》在日本首播，饰演的涉嫌连续杀人事件美术教师基子。9月12日，参与录音的NHK电视剧《圣女》的主题曲CM在日本放送。这是广末凉子时隔12年参与献声，也是因为这是《圣女》的主题曲这一机缘，还有在歌手JUJU的力邀下才得以实现。11月22日，与冈田将生合作的电影《旧情》（又名《与女友分手的最佳方法》）在日本全国公开上映。在这部电影中，广末凉子饰演一位身为钢管舞者的单身母亲。