松島菜菜子從高一時開始擔任模特，後來活躍於廣告和ViVi雜誌中，之後因為某品牌廣告而受到關注。

1992年，松島菜菜子出演了電視劇《社長若大將》，由此開始了她的演員生涯 。1993年，出演了由高橋由美子主演的愛情劇《老師情人》。1996年，在NHK電視劇《向日葵》中，松島菜菜子從2011人的試演會中脫穎而出，首次擔綱女主角 ；9月2日，與大澤隆夫、渡邊哲、周海媚等共同主演的電視劇《深夜特急》播出 。1997年2月15日，搭檔長冢京三主演的愛情電影《戀愛、花火、摩天輪》上映；7月3日，與真田廣之、玉置浩二領銜主演的愛情劇《戀戀情深》首播，松島菜菜子飾演擔任櫥窗設計工作的“香織” 。1998年1月31日，與真田廣之、中谷美紀、竹內結子等聯袂出演的恐怖電影《午夜凶鈴》上映，松島菜菜子在片中飾演調查來歷不明錄像帶真相的女記者“淺川玲子”，由此獲得了第22屆日本電影學院獎最佳女主角提名 ；7月7日，與反町隆史領銜主演的校園勵志劇《麻辣教師GTO》開播，該劇平均收視率達28.5% ，松島菜菜子在劇中飾演很受學生歡迎的英語教師“冬月梓”；7月31日，搭檔椎名桔平主演的愛情劇《甜蜜的季節》在日本首播，松島菜菜子飾演陷入不倫戀情的“藤谷真尋”。

1999年1月5日，與江口洋介領銜主演的醫療劇《救命病棟24小時》在日本首播，松島菜菜子飾演東京都中央醫院急救中心非常優秀的醫師“小島楓”；1月23日，參演的恐怖電影《午夜凶鈴2之貞子纏身》上映；4月8日，搭檔瀧澤秀明主演的愛情劇《魔女的條件》在日本首播，松島菜菜子飾演與學生相戀的女教師“廣瀨未知” ；6月29日，主演的校園勵志劇《麻辣教師GTO特別篇》播出；10月11日，與竹野內豐、仲村亨、內田有紀共同主演的愛情懸疑劇《冰之世界》播出，松島菜菜子飾演擁有冷靜、決不外露感情的妖嬌魅力的地理老師“江木塔子”，憑藉該角色獲得了第23屆日劇學院賞最佳女主角獎 。2000年8月19日，與織田裕二、佐藤浩市、石黑賢等聯袂出演的動作電影《雪茫危機》上映，松島菜菜子憑藉該片獲得了第24屆日本電影學院獎最佳女主角提名 ；8月28日，領銜主演的愛情劇《百年物語》播出，松島菜菜子在劇中一人飾演祖孫三代 ；10月9日，與堤真一、矢田亞希子、筧利夫等聯合主演的愛情劇《大和拜金女》首播，松島菜菜子飾演由於從小家境貧寒，而在思想上認定“世界上最重要的就是金錢”的空姐“神野櫻子”，憑藉該角色獲得了第27屆日劇學院賞最佳女主角獎 。2002年1月6日，搭檔唐澤壽明主演的古裝劇《利家與松》在日本首播，松島菜菜子在劇中飾演“戰國三夫人”之一的“阿松” 。2003年，與福山雅治、渡邊一計、八島智人主演了由西谷弘執導的電視劇《美女或野獸》，松島菜菜子扮演31歲的超級女強人“鷹宮真”，由此獲得了第36屆日劇學院賞最佳女主角獎 。2005年1月4日，主演的醫療劇番外篇《救命病棟24小時新春特別篇2005》 播出；1月11日，主演的醫療劇《救命病棟24小時3》首播，該劇最高收視率達21.4% ；10月21日，由石井康晴執導，井上真央、松本潤、小栗旬等人主演的偶像劇《花樣男子》開播，松島菜菜子在劇中飾演道明寺司熱情又嚴厲的姐姐“道明寺椿” ；11月1日，與石田法嗣、佐佐木麻緒合作主演的特別劇《螢火蟲之墓》播出 。2006年1月3日，與田村正和、西村雅彥共同出演的偵探劇《古畑任三郎之復甦之死》首播；1月5日，出演的偵探劇《古畑任三郎完結篇之最後的舞蹈》播出 ；12月16日，與石坂浩二、尾上菊之助聯合主演的懸疑電影《犬神家族》上映，松島菜菜子飾演幼失怙恃、一直寄居在犬神家的“野野宮珠世” 。2007年1月5日，出演的偶像劇《花樣男子2》播出 ；5月12日，與大澤隆夫、宮本信子領銜主演的劇情片《眉山》上映，松島菜菜子飾演因身世問題而與母親心生隔閡的職場女性“河野咲子” 。2009年7月14日，與木村多江、八島智人、須藤理彩等共同出演的醫療劇《救命病棟24小時SP》開播 ；8月11日，主演的醫療劇《救命病棟24小時4》播出 。2010年1月3日，主演的醫療劇《救命病棟24小時：2010特別篇》 播出 ；11月13日，搭檔宋承憲主演的奇幻愛情電影《人鬼情未了》上映，松島菜菜子在片中飾演因意外而殞命的實業家“星野七海” 。2011年1月22日，與大森南朋、北乃綺、中尾彬聯合主演的喜劇電影《狗狗與你的故事》上映 ；10月12日，領銜主演的家庭劇《家政婦三田》首播，松島菜菜子在劇中飾演家務活樣樣精通並且能做到完美的保姆“三田燈”，該劇最終話收視率達40.0%，松島菜菜子憑藉該劇獲得了第71屆日劇學院賞最佳女主角獎 。

2012年，與松本潤、瑛太、大泉洋等人主演了青春偶像劇《幸運七人組》，松島菜菜子飾演聰明、有決策力和膽量的強悍女性“藤崎瞳子” 。2013年1月3日，主演的青春偶像劇《幸運七人組特別篇》首播 ；4月26日，與大澤隆夫、藤原龍也共同主演的動作電影《稻草之盾》上映，松島菜菜子飾演性格似男人的警察“白岩篤子” ；7月9日，主演的醫療劇《救命病棟24小時第五季》播出 。2014年7月19日，參與配音的電影動畫《回憶中的瑪妮》在日本上映，松島菜菜子在片中為安娜的養母“佐佐木賴子”配音 。2015年1月11日，與野村萬齋、二宮和也、杏等聯袂出演的推理懸疑劇《東方快車謀殺案》開播，松島菜菜子扮演做事謹慎有邏輯的“馬場舞子” ；8月1日，與西島秀俊、高梨臨、柴本幸等聯合主演的特別劇《紅十字~女人們的入伍通知單~》播出，松島菜菜子出演為了女性的獨立和為國獻身而決定成為隨軍護士的“天野希代” 。2016年7月21日，松島菜菜子領銜主演的女性題材職場劇《營業部長吉良奈津子》首播，她在劇中飾演結婚生子三年後重返職場的“吉良奈津子” ；10月14日，搭檔菅野美穗主演的懸疑劇《砂之塔~知道太多事的鄰居》播出，松島菜菜子飾演美麗、氣質高雅，卻有著不為人知秘密的“佐佐木弓子” 。2017年，領銜主演了由西浦正記執導的特別劇《女人的勳章》，松島菜菜子在劇中飾演為了實現自己的理想，開辦聖和服飾學院教授裁縫的“大庭式子” 。2018年1月14日，與織田裕二、岸谷五朗共同出演的電視劇《監查役野崎修平》播出，松島菜菜子在劇中飾演充滿野心的精英銀行員工“立川祥子” ；1月27日，與阿部寬、溝端淳平、田中麗奈等合作主演的劇情片《祈禱落幕時》上映 。主演特別劇《誘拐法庭~七天~》 。2020年1月，與大澤隆夫合作出演的電影《AI崩壞》上映，松島菜菜子在片中飾演主人公桐生的妻子桐生望，與丈夫一起進行劃時代的AI研究，卻因為患病年紀輕輕離世，她堅強的意志和信念對桐生的生存方式有很大影響，是一位重要角色 。

個人生活經歷

1998年，松島菜菜子因與反町隆史合作電視劇《麻辣教師GTO》而相戀。2000年，兩人公開戀情。2001年結婚。2004年5月31日，兩人的第一個女兒出生 。2007年11月30日，兩人的二女兒出生 。