生長於日本東京，有一個雙胞胎弟弟，曾學過古典芭蕾；2012年12歲時，在原宿街頭被星探發掘，因而進入演藝圈，並因為媽媽喜歡 [[ 中谷美紀 ]] ，而加入相同的事務所星塵；出道後，陸續擔任雜誌Pichilemon、Pure☆Pure的平面模特，2003年7月19日—8月31日期间，在《御台场冒险王》，以6人少女形象组Snappeas成员的身份參與现场直播演出<ref>[http://ent.sina.com.cn/s/j/2018-07-02/doc-ihespqry4719825.shtml 夏帆生日快乐 这个邻家妹妹已经长成实力演员了]，新浪娛樂，2018年07月02日。</ref>。

2004年，13歲時，繼 [[ 宮澤理惠 ]] 、 [[ 蒼井優 ]] 等人，成為三井不動產的第11代少女代言人，並在電視劇「手機刑警錢形零」正式擔任主角，並與 [[ 山田孝之 ]] 、 [[ 綾瀨遙 ]] 共演《在世界的中心呼喊愛》；2005年出演由 [[ 木村拓哉 ]] 主演的日劇「Engine」，以及由 [[ 天海佑希 ]] 主演「女王的教室」，扮演由 [[ 志田未來 ]] 飾演的神田和美的姐姐神田优；2006年， 也 出演了由 [[ 香取慎吾 ]] 主演，改編自中國小說 [[ 西遊記 ]] 的日劇；2007年出演由 [[ 山下敦弘 ]] 導演的青春電影「天然結構子」，以清純高中女中的形象獲得好評，並得到日本奧斯卡的最佳新人獎<ref> [https://www.cyzo.com/2020/01/post_227659_entry.html いま一番”使いたい”女優？　夏帆『ひとりキャンプ』で見せた、自然体な演技の集大成]，日刊サイゾー，2020/01/09。</ref>。

2015年，出演由 [[ 是枝裕和 ]] 導演的電影《海街日記》，和 [[ 綾瀨遙 ]] 、 [[ 長澤雅美 ]] 、 [[ 廣瀨鈴 ]] 合演姊妹，獲得日本奧斯卡「最住女配角」<ref name="一">[https://news.nifty.com/article/entame/showbizd/12270-526565/ 夏帆、妻夫木聡と「全然恋人同士に見えない」と言われて撃沈！？]，NIFTY，2020年01月12日。</ref> 。2016年，和 [[ 仲間由紀惠 ]] 、 [[ 黑木瞳 ]] 合演由 [[ 宮部美幸 ]] 小說《樂園》改編的 同名 日劇<ref>[https://ent.qq.com/a/20161019/034776.htm 仲间由纪惠《乐园》阵容豪华 黑木瞳夏帆等加盟]，腾讯娱乐，2016-10-19。</ref>；同年被爆出和大13歲的男星 [[ 新井浩文 ]] 交往，是她從11歲入行以來，首次傳出緋聞<ref>[https://www.hk01.com/%E5%8D%B3%E6%99%82%E5%A8%9B%E6%A8%82/20707/%E6%B5%B7%E8%A1%97%E5%A5%B3%E5%AD%A9-%E5%A4%8F%E5%B8%86%E7%88%86%E5%BF%98%E5%B9%B4%E6%88%80-%E6%83%85%E9%99%B737%E6%AD%B2%E7%94%B7%E6%98%9F%E6%96%B0%E4%BA%95%E6%B5%A9%E6%96%87 「海街女孩」夏帆爆忘年戀　情陷37歲男星新井浩文]，香港01，2016-05-12。</ref>。

2019年，主演日劇「一人露營吃完就睡」；2020年，和 [[ 妻夫木聰 ]] 合演電影「Red」<ref name="一"/>。