真木阳子还是小学生的时候，看了安达祐实主演的电影《REX恐龙物语》，由此开始强烈地向往成为一名演员。2001年菅原浩志导演的《毒品》是真木参演的第一部电影。2003年，参与拍摄了深作健太的电影《大逃杀2：镇魂歌》 。2005年，参与拍摄DVD电视剧《东京フレンズ》（/Tokyo Friends）。2006年7月8日，与小田切让主演的电影《摇摆》在日本上映。11月，作 品《摇摆》获第30届“山路ふみ子映画赏”新人女优奖。2007年秋，与冈田准一主演电视剧《要人警护官》在日本首播，饰演笹本绘里，电视剧收视率接近20%。同时，她的写真集《月刊真木よう子》的价格一路飙升到2万日元一本。2008年4月，东京电视台看好她的潜力，特地为她量身打造以她命名的日剧《周刊真木よう子》，在12集的电视剧中，她要挑战12个不同的角色，播出后深获好评。2009年5月16日，主演的电影《钝兽》在日本上映，饰演静 。真木产后复出，开始拍摄《SP》电影版。2010年1月3日，参与拍摄的电视剧《龙马传》在日本首播 。10月30日，与冈田准一、香川照之主演的电影《要人警护官：野望篇》在日本上映 。2011年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》在日本上映 。9月23日，与森山未来、长泽雅美、麻生久美子、仲里依纱主演的电影《桃花期》在日本上映，饰演职场酷美人 。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》在日本首播。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》在日本上映 。11月26日，主演的电影《铁骨柔情》在日本上映 。12月10日，参与拍摄的电影《源氏物语 千年之谜》在日本上映，饰演藤壶 。2012年6月2日，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1月，主演的电视剧《命运之人》在日本首播。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》在日本上映 。6月22日，与大西信满、大森南朋、铃木杏主演的电影《再见溪谷》在日本上映，凭借该片获得第37届日本电影学院奖最佳女主角 。9月28日，与福山雅治、尾野真千子、利利·弗兰克主演的电影《如父如子》在日本上映，饰演斋木尤加利 。该片首周票房突破5亿日元，创下了是枝裕和导演电影的纪录 。2014年2月，与瑛太、松田龙平、高良健吾主演的电影《真幌站前狂骚曲》开拍，由导演大森立嗣执导，2014年秋季在日本公映。该片根据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》改编 。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》在日本首播 。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》在日本首播 。2015年，真木阳子主演了社会题材电视剧《问题餐厅》 。3月14日，出演的电影《迎风而立的狮子》在日本上映，并在剧中饰演了男主角的未婚妻 。5月9日，与古川雄辉联合出演的恋爱喜剧电影《恋爱中毒大作战》 在日本上映。2016年，主演电影《蜜之哀伤》 。加盟松田龙平主演的新片《我的叔叔》，并在片中扮演男主角的缪斯女神 。因参演是枝裕和执导的电影《比海更深》亮相第69届戛纳电影节 。