1991年出道，获得朝日电视台节目樱花人俱乐部的“旁边的孩子大奖”最优秀奖。与同获得了最优秀奖的东惠子结成单元“KEY WEST CLUB”；11月《适合订做的Destiny》歌手初次亮相。此后作为樱花人俱乐部樱花组的成员活跃 。1993年，CD《你不明白》单独表演初次亮相。但是，此后到1996年音乐活动停止。同年，在经典日剧《同一屋檐下》中正式以女优身份亮相，此后在多种电视剧电影中演出，同时由于日本石油的CM演出在全国被普遍认知。 1996年5月17日，中谷美纪初试啼声，以《Mind Circus》获得广泛关注，之后更是作品不断，成为一位演而优则唱的女歌手。中谷美纪加盟日本华纳音乐后，推出首张大碟，命名为《私生活》。由中谷美纪主演的电影《午夜凶铃》和电视剧《永远的仔》《真夏圣诞节》都受到欢迎，拥有众多的影迷 。1999年，在年度最佳日剧《继续》中出色的演绎了天才女刑警柴田纯而攀上了事业高峰，此剧亦成为她的代表作之一。2003年，被松下电工第四代“漂亮的姐姐”起用。2004年-2005年为女性杂志《anan》首次连载的小品文《男子禁止！》执笔。2005年，在电影《电车男》出演女主角爱马仕。原作《电车男》中有爱马仕与中谷美纪很相似的部分，真的扮演爱马仕角色可以说是中谷的演出经历中新奇纯洁的爱情作品 。2006年，中谷美纪又与中岛哲也导演携手，出演了他的第二部作品《令人讨厌的松子的一生》，美纪在其中扮演人生经历曲折的女主角松子，从高中演到53岁；凭借在本片中的出色表现，中谷美纪将日本电影圈所有的最佳女主角奖收入袋中 。同年，发行了单行本《死气白赖地要求没有的东西》。2007年，中谷美纪出演了包括改编自知名小说的时代剧《茜色天空》、改编自热门漫画的《自虐的诗》以及多国合拍的《绢》等 。2008年，与老牌影星藤龙也等合作温情影片《幸福的馨香》，在剧中饰演师从中餐厨师长的单身妈妈 。2009年10月11日，与大泽隆夫、绫濑遥等主演的电视剧《仁医》在日本首播，中谷美纪在剧中一人分饰两角，南方仁现代的恋人友永未来以及江户花魁野风 。11月14日，与广末凉子、木村多江、鹿贺丈史等主演的电影《零的焦点》在日本首映 。2010年3月13日，与大森南朋、池胁千鹤、小林十市等主演的电影《甜蜜小谎言》在日本首映，在剧中饰演泰迪熊创意师岩本瑠璃子 。2011年4月29日，与户田惠梨香、芦田爱菜等主演的电影《阪急电车》在东京首映 。2012年1月，与冈田将生等主演的电视剧《神圣的怪物们》在日本首播，在剧中饰演优秀、冷静被人尊敬的护士长春日井优佳 。2013年3月16日，与堺雅人、若林正恭、点点等主演的电影《向日葵与幼犬的7天》在日本上映。11月9日，出演电影《清须会议》 。12月7日，与市川海老藏、伊势谷友介、大森南朋等主演的电影《寻访千利休》在日本上映。2014年3月15日，出演电视电影《宫本武藏》。6月27日，出演电影《渴望》，在片中饰演加奈子（饰）的老师 。同年，主演电影《裁缝》，该片由《幸福的面包》的导演三岛有纪子执导，中谷美纪在剧中饰演继承祖母裁缝店“南洋裁店”的第2代店主市江 ；电影于2015年1月公映 。2015年，中谷美纪宣布于7月正式从合作已有24年之久的经纪公司Stardust独立，创立个人工作室 。中谷美纪在成立个人工作室后将积极需求海外发展，同时在海外宣传日本传统文化。因而决定从现在规划路线不令她满意的事务所离开 。中谷美纪与前事务所的合约截至2015年7月，她在事务所的最后一份工作将是11月为参演的电影《Foujita》站台宣传 。主演2016年4月在TBS金10档期播放的新剧《我并非不能结婚只是不想结》，在剧中她将饰演高冷女医生 。2016年，主演由宫部美雪同名小说《模仿犯》改编的电视剧版 。参演TBS秋季日九档新剧《IQ246~华丽的事件簿~》 。