2008年，新木优子主演了个人的首部电影作品《锚を投げろ》  。2014年，开始担任集英社杂志《non-no》的专属模特 。2015年，在漫改日剧《监狱学园》中饰演了性格直率的女学生“横山杏子”  。2016年，主演富士电视台出品的科幻剧《恋恋外星人》，而这也是其首次担任连续剧的主演   ；同年，还主演了大学生就职题材电影《实习期》  。2017年4月，凭借出演刑侦剧《CRISIS 公安机动搜查队特搜组》  和悬疑剧《百万日元的女人们》获得了第8届电视剧信心奖最佳新人奖  ；7月，参演富士电视台月九档医疗剧《Code Blue 3》   。2019年，参演刑侦剧《Trace~科搜研之男~》  。