在学中の2004年（平成16年）、「仔犬のワルツ」で女優デビューし、代役なしでピアノを演奏した。2006年（平成18年）4月、研音からジェイアイプロモーションに移籍。同年11月公開の「アジアンタムブルー」で映画に初出演。2007年（平成19年）4月、東京芸術劇場で日本フィルハーモニー交響楽団（渡邊一正指揮）とモーツァルトのピアノ協奏曲第20番を共演した。同年7月、アニメ映画「ピアノの森」の主題歌「Moonshine～月あかり～」で歌手デビュー。2008年（平成20年）、東京音楽大学音楽学部音楽学科ピアノ専攻を卒業。同年12月30日、第50回日本レコード大賞で音楽番組の初司会。
2010年度前期の連続テレビ小説「ゲゲゲの女房」で主演し、本格的にブレイクした。また同年は、第42回思い出のメロディー・第61回NHK紅白歌合戦の司会にも起用された。2011年の「CONTROL～犯罪心理捜査～」で、民間放送の連続テレビドラマに初主演した。同年4月～6月、「ゲゲゲの女房」のゆかりの地を巡り、自身2度目のツアー「松下奈緒コンサートツアー”Scene#25”」が行われる。
スポーツが苦手。週刊文春のインタビューで阿川佐和子から苦手なものを尋ねられ、スポーツ全般を挙げている。「CONTROL～犯罪心理捜査～」ではドラマ内でしばしば全力疾走する姿が見られるが、チームスポーツや道具を使うスポーツが一切できず、跳び箱や鉄棒も苦手。

* X'smap～虎とライオンと五人の男～（2004年、フジテレビ） - アキコ 役
* 恋におちたら～僕の成功の秘密～（2005年、フジテレビ） - 白川香織 役
* トップキャスター（2006年、フジテレビ） - 野原芽衣 役
* タイヨウのうた（2006年、TBS） - 橘麻美 役
* Good Job～グッジョブ（2007年、NHK） - 主演・上原草子 役
* まるまるちびまる子ちゃん『まる子と子犬』（2007年、フジテレビ） - 獣医 役
* 君の望む死に方（2008年、WOWOW） - 主演・碓氷優佳 役
* 猟奇的な彼女（2008年、TBS） - 浅倉南 役
* 監査法人（2008年、NHK） - 山中茜 役
* 課長島耕作（2008年、日本テレビ） - 大町久美子 役
* 恋空（2008年、TBS） - 桜井ミナコ 役
* 課長島耕作2～香港の誘惑～（2008年、日本テレビ） - 大町久美子 役
* 本日も晴れ。異状なし（2009年、TBS） - 西門うらら 役
* おひとりさま（2009年、TBS） - 沢井君香 役
* ゲゲゲの女房（2010年、NHK） - 主演・村井（飯田）布美枝 役
* いちごとせんべい（2010年、NHK） - 主演・佐々木綾子 役
* 割れたせんべい（2010年、NHK） - 主演・佐々木綾子 役
* 医龍 -Team Medical Dragon-3（2010年、フジテレビ） - 根岸紗江 役（第2話ゲスト）
* 東野圭吾ドラマスペシャル 探偵倶楽部（2010年、フジテレビ） - 漆原こずえ 役
* CONTROL～犯罪心理捜査～（2011年、フジテレビ） - 主演・瀬川理央 役
* 遺恨あり 明治十三年 最後の仇討（2011年、テレビ朝日） - なか 役
* 熱中時代（2011年、日本テレビ） - 朝比奈遥 役
* 胡桃の部屋（2011年、NHK） - 主演・三田村桃子 役
テレビ番組
* メンデルスゾーン幻想（2008年、BS日本）
* 第50回日本レコード大賞（2008年、TBS） - 堺正章、上戸彩とともに司会
* アンデルセンへのラブレター（2009年、BS日本）
* 心の都へ -スペシャル- 美しき古都…千年の旅人（2009年～、日本テレビ） - 旅人（2011年2月20日は、ナレーション）
* 松下奈緒が恋したメロディ コルテオを巡る旅 ～Journey to the World of CORTEO～（2009年、フジテレビ）
* 第42回思い出のメロディー（2010年、NHK） - 三宅裕司とともに司会
* NHKスペシャル 日本列島 奇跡の大自然（2010年、NHK） - 案内人
* 松下奈緒 ショパン、私の恋人。（2010年、BS日本）
* 第61回NHK紅白歌合戦（2010年、NHK） - 紅組司会
* 復活! 桑田佳祐ドキュメント～55歳の夜明け～（2011年、NHK） - ナレーション
映画
* アジアンタムブルー（2006年、角川ヘラルド映画） - 主演・続木葉子 役
* 未来予想図 ～ア・イ・シ・テ・ルのサイン～（2007年、松竹） - 主演・宮本さやか 役
* XX（エクスクロス） 魔境伝説（2007年、東映） - 主演・水野しより 役
* チェスト!（2008年、ティ・ジョイ） - 白石奈津子 役
* 砂時計（2008年、東宝） - 主演・水瀬杏 役
* 沈まぬ太陽（2009年、東宝） - 桶田恭子 役
ラジオ
* 1・DAY ACUVUE MOIST ALLEGRO ANDANTE（J-WAVE、2007年 - 2008年）
* EYEFUL HOME presents Allegro Andante（J-WAVE、2008年）
ラジオドラマ
* BITTER SWEET CAFE『未来予想図 ～ア・イ・シ・テ・ルのサイン～』（2007年）- 宮本さやか 役
CM
*コカ・コーラ「爽健美茶」（2001年）
*マックスファクター （2004年 - 2006年）
*ask.jp（2005年）
*ブルボン「ルマンド」
*サントリー
**「マカディア・スパークリング」（2005年）
**「モルツ」（2007年）
*森永製菓（2006年）
**「ダース」
**「プレミオココア」
*ジョンソン・エンド・ジョンソン「ワンデー アキュビュー モイスト｣
*ユニクロ（2007年）
*イー・モバイル（2007年）
*LIXIL住宅研究所「アイフルホーム」（2007年 - ）
*SONY「VAIO」（2008年）
*武田薬品工業
**「アリナミンR」（2009年 - ）
**「アリナミンV」（2010年 - ）
*コーセーコスメポート「サロンスタイル」（2009年 - ）
*アサヒビール
**「アサヒ ザ・マスター」（2009年 - 2010年）
**「クリア アサヒ」（2010年）
*ブラザー工業「MyMio」（2010年 - ）
*ヤマハ発動機「EC-03」（2010年 - ）
*JAバンク（2010年 - ）
*富士通ゼネラル「nocria」（2011年）
*明治乳業「明治ヘルシーソフト オフスタイル脂肪分70%オフ」（2011年）
*LIXIL「リクシルって知ッテル?」（2011年）
PV
*DREAMS COME TRUE「ア・イ・シ・テ・ルのサイン ～わたしたちの未来予想図～」
*いきものがかり「帰りたくなったよ」（砂時計 Movie Ver.）

2nd||2nd||2007年12月19日||Rain
3rd||3rd||2008年2月27日||流れる雲よりもはやく 「松下奈緒&清水原小学校6年2組」名義
アルバム
リリース日||リリース日||タイトル
1st||1st||2006年10月18日||dolce
2nd||2nd||2007年10月10日||poco A poco
サウンドトラック||サウンドトラック||2008年2月27日||映画「チェスト」オリジナル・サウンドトラック
3rd||3rd||2009年2月4日||pf
ベスト||ベスト||2010年9月22日||Scene25 ～Best of Nao Matsushita
DVD
*約束（2005年5月18日）
書籍
リリース日||リリース日||タイトル
rowspan=2|フォト&スコアブック||rowspan=2|フォト&スコアブック||2007年10月20日||Dolce
2009年4月10日||2009年4月10日||pf
フォトブック||フォトブック||2010年1月24日||Laugh&Leilani
単行本||単行本||2010年10月22日||ショパン、私の恋人 Chopin, be my love!～松下奈緒 ショパン、私の恋人～
フォト&スコアブック||フォト&スコアブック||2011年3月15日||Nao Matsushita Scene#25
タイアップ
曲名||曲名||タイアップ
rowspan="2"|Concerto for Ekaterina||rowspan="2"|Concerto for Ekaterina||「大エルミタージュ美術館展」テーマソング
日本テレビ系「史上最大の女帝エカテリーナ 愛のエルミタージュ物語」テーマソング||日本テレビ系「史上最大の女帝エカテリーナ 愛のエルミタージュ物語」テーマソング
夏の美術館||夏の美術館||テレビ東京系「美の巨人たち」エンディングテーマ
わんこ||わんこ||森永製菓「プレミオココア」CMソング
Moonshine～月あかり～||Moonshine～月あかり～||松竹配給アニメ映画「ピアノの森」主題歌
Rain||Rain||TBS系「恋するハニカミ!」テーマソング
my place||my place||J-WAVE「1・DAY ACUVUE MOIST ALLEGRO ANDANTE」テーマソング
Together||Together||日本テレビ系「ズームイン||SUPER」「ズームイン||サタデー」2007年秋のお天気テーマ
Two||Two||トステム住研グループ「アイフルホーム」CMソング
「ちりとてちん」メインテーマ・ロングバージョン||「ちりとてちん」メインテーマ・ロングバージョン||NHK連続テレビ小説「ちりとてちん」テーマソング
流れる雲よりもはやく||流れる雲よりもはやく||ティ・ジョイ配給映画「チェスト!」主題歌
f||f||ソニー「VAIO」CMソング
夏の思い出||夏の思い出||日本テレビ系「行列の出来る法律相談所」企画曲
Balloon||Balloon||BS日本「メンデルスゾーン幻想」テーマソング
ほし||ほし||TBS系「本日も晴れ。異状なし」劇中歌
プリムラの花がゆれて||プリムラの花がゆれて||読売テレビ「グッと!地球便」テーマソング
オレンジ色の涙||オレンジ色の涙||読売テレビ「グッと!地球便」挿入歌
旅人のテーマ||旅人のテーマ||日本テレビ系「心の都へ -スペシャル- 美しき古都…千年の旅人」テーマソング
父の背中||父の背中||NHKドラマ「割れたせんべい」使用曲
Famiglia||Famiglia||ブラザー工業「MyMio」CMソング
演奏
大河ドラマ『義経』エンディング解説「義経紀行」コーナーのBGM演奏を手がける。同演奏は『義経』サントラCDにも収録されている。
2007年（平成19年）4月1日に、日本フィルハーモニー交響楽団（指揮：渡邊一正）とモーツァルトの「ピアノ協奏曲第20番」を共演。またアンコールでは自身が作曲しアルバム『dolce』にも収録されている「わんこ」をソロで披露。
2007年度（平成19年度）後期のNHK連続テレビ小説『ちりとてちん』のオープニングテーマを演奏。2007年（平成19年）10月12日、東京ディズニーシーでのスペシャルライブ「ビッグバンドビート～ディズニー・ア・ラ・カルト スペシャルバージョン」に出演。2008年（平成20年）3月、映画『チェスト!』のヒロイン役、主題歌、ピアノ演奏、劇音楽作曲を務める。同年4月、主演映画『砂時計』の劇中で使われている楽曲のピアノ演奏を手掛け、サントラCDにも収録されている。

**2007.02.14　北海道・宮の森フランセス教会
*Live dolce（単独初LIVE）
**2007.07.12　東京・品川教会
*1・DAY ACUVUE MOIST Allegro Andante Festa
**2007.08.02　東京・SHIBUYA-AX
*松下奈緒LIVE「poco A poco」
**2008.01.26　東京・東京国際フォーラム・ホールC
**2008.02.09　大阪・なんばHATCH
*アイフルホーム presents 松下奈緒コンサートツアー2009“pf”
**2009.04.08　大阪・梅田芸術劇場
**2009.04.23　愛知・中京大学文化市民会館・プルニエホール
**2009.04.25　東京・東京国際フォーラム・ホールC
**2009.05.15　福岡・アクロス福岡・円形ホール
*松下奈緒コンサート“ Scene#25”
**2010.11.21　大阪・サンケイホールブリーゼ
**2010.11.22　東京・Bunkamuraオーチャードホール
*JAバンク presents 松下奈緒コンサートツアー“Scene#25” supported by アイフルホーム
**2011.04.04　北海道・札幌市民ホール
**2011.04.06　石川・金沢歌劇座（追加公演）
**2011.04.09　東京・調布市グリーンホール
**2011.05.19　愛知・中京大学文化市民会館・オーロラホール
**2011.05.21　香川・サンポートホール高松（追加公演）
**2011.05.22　神戸・神戸国際会館・こくさいホール
**2011.05.24　福岡・福岡市民会館（追加公演）
**2011.05.28　鳥取・米子コンベンションセンター
**2011.05.29　広島・ALSOKホール
**2011.06.12　東京・昭和女子大学人見記念講堂

* 第17回 ベストスマイル・オブ・ザ・イヤー（2010年）
* 第35回 エランドール賞（2011年）- 新人賞
* 第7回 『TVnavi』ドラマ・オブ・ザ・イヤー2010（2011年） - 最優秀主演女優賞。
* 第19回 橋田賞 - 新人賞