1994年，在某品牌舉辦的第一屆“ぴかぴかフェイス大賽”中獲得冠軍，并于1995年通過拍攝該品牌洗面奶廣告正式出道。1994年播出的手機廣告“広末涼子、ポケベルはじめる”使她獲得更多關注。1995年，出演了首部電視劇《Heart's》。

1996年4月，她入學于品川女子學院高等部，并且借著升學的機會離開故鄉(xiāng)高知縣前往東京發(fā)展，住在位于橫濱的叔叔阿姨家里。同年，出演電視劇《將太的壽司》并獲得第10屆日劇學院獎的新人獎。同年9月30日，首次發(fā)行寫真集，《H》《R》同時發(fā)售  ，截止至2003年6月這套寫真集共售出46萬8000套。

1997年4月15日，通過制作人竹內瑪莉亞發(fā)行了首張單曲《MajiでKoiする5秒前/とまどい》并作為歌手出道，銷量約為60萬張；接著她通過制作人岡本真夜發(fā)行了第二張單曲《大スキ!》，并得到了Oricon銷量第1名的成績，廣末也憑借該曲于同年底的第48屆NHK紅白歌會中首次登臺演出。女性歌手出道一年就登臺紅白歌會，這是繼1980年松田圣子、巖崎良美以來，時隔已有17年。同年，成立了粉絲俱樂部“RHフレンドル”（2008年12月解散）。同年7月26日，在原將人執(zhí)導的電影《20世紀的鄉(xiāng)愁》中實現(xiàn)了首次主演電影，并憑借該片獲得了第21屆日本電影學院獎的新人獎。同年7月，還出演了反町隆史和竹野內豐主演的電視劇《海灘男孩》。

1998年10月10日，出演了首部舞臺劇《銀河的約定》。11月25日，成功考入日本早稻田大學教育學部。

1999年2月6日，在日本武道館、名古屋彩虹廳、大阪城大廳三處舉行了首次演唱會《RH DEBUT TOUR 1999》。之后，專注于演藝活動，直到2002年2月27日發(fā)行了精選集《広末涼子 Perfect Collection》之后，便徹底停止了音樂活動。1999年4月，入讀早稻田大學教育學部，但是由于只去了3個月的學校而遭到批判  。同年，主演電影《秘密》，并在第33屆西切斯加泰隆尼亞影展中獲得最佳女主角和最佳劇本獎兩項大獎 。同年，出演電影《鐵道員》。

2001年7月，在其主演的富士電視臺電視劇《奉子成婚》的拍攝期間，由于經常遲到等原因造成混亂而導致拍攝一度無法進行，該事件被媒體報道 。10月，與讓·雷諾共同主演電影《綠芥刑警》 ，并獲得第21屆日本電影學院獎的新人獎。2003年10月6日，基于專心演藝事業(yè)的理由，從早稻田大學退學。

2005年7月，通過出演富士電視臺的月九劇《慢波舞》重新復出  。2006年11月1日，出席ACC CMフェスティバル頒獎儀式，她所出演的洗發(fā)水廣告獲得演技獎。

2008年9月2日，主演電影《入殮師》，該片獲得第32屆蒙特利爾國際電影節(jié)的冠軍，和第81屆美國奧斯卡金像獎的最佳外國語片  ，廣末涼子自身也獲得了橫濱電影節(jié)最佳女配角獎。2009年11月，主演懸疑影片《零的焦點》   ，并憑借該片獲得第33屆日本電影學院獎的優(yōu)秀女主角獎。

2011年，與牧瀨里惠、戶田惠梨香、溝端淳平、剛力彩芽一起入選The Best of Beauty 2011獎

2012年6月16日，廣末涼子在上海大劇院參加第15屆上海國際電影節(jié)  。9月，出演堺雅人與香川照之主演的劇情片《盜鑰匙的方法》  ，并憑借該片獲得第36屆日本電影學院獎的優(yōu)秀配角獎、第17屆日本網(wǎng)絡電影大獎的女配角獎。

2014年，憑借9月出演的劇情片《石榴坡的復仇》  及11月出演的劇情片《人生最后那幾件事》獲得第27屆日刊體育電影大獎的女配角獎。

2015年7月17日，宣布第三個孩子（女兒）誕生的消息。并隨著第三次懷孕，辭去了本來預定要出演的NHK大河劇《花燃》  。2016年，獲得第29屆日本メガネベストドレッサー獎·藝能界部門（女性）獎  。

2017年5月29日，出演富士電視臺電視劇《貴族偵探》的第7集，這是她時隔10年再次出演月九劇  。2018年10月，出演相葉雅紀主演的情感電視劇《我與尾巴與神樂坂》  。

2019年10月，主演懸疑電視劇《Nippon Noir ─刑警Y的叛亂─》。

2020年1月24日，出演由WOWOW電視臺制作的電視劇《因某些理由住在火星》  ；5月1日，出演由長澤雅美主演的電影《行騙天下JP：公主篇》。

婚戀

與岡澤高宏

2003年12月15日，廣末涼子公布了與模特岡澤高宏結婚的消息  ，并在12月17日進入休產期。2004年1月17日，與岡澤舉辦了結婚典禮，4月10日，產出一男嬰。

2008年3月13日，廣末涼子在官方網(wǎng)站發(fā)表了與岡澤離婚的消息。

與Candle JUNE

2010年10月8日，與蠟燭創(chuàng)作藝人Candle JUNE奉子成婚  。2011年3月22日，廣末在官方網(wǎng)站上公布了第二個兒子誕生的消息。2015年3月13日，廣末涼子宣布再次懷孕5個月，這是她的第三個孩子  。

2015年7月17日，廣末涼子通過事務所官網(wǎng)公布其生下第三胎女兒，母女平安。同時經紀公司表示，廣末涼子今后將視身體狀況再復出拍戲