広島県広島市の生まれ。本名・蓼丸綾（たでまる・あや）。2000 年に友達に誘われて参加したホリプロスカウトキャラバンで審査員特別賞を受賞し、芸能界入り。01 年に日本テレビ『金田一少年の事件簿（第３シリーズ）』の第７話『魔犬の森の殺人』に女子医大生・二ノ宮朋子役でゲスト出演して女優デビュー。映画出演は02 年のオムニバス作品「Jam Films」の中の一編、行定勲監督作「JUSTICE」から。当初はグラビアアイドルとしての活動が中心だったが、フジテレビ『僕の生きる道』03、TBS『ブラックジャックによろしく』03 などで着実にキャリアを積み重ね、04年にTBS『世界の中心で、愛をさけぶ』に出演。同年に映画化もされ、“ セカチュー・ブーム” と呼ばれる社会現象を巻き起こした片山恭一の純愛小説を原作としたテレビドラマで、白血病に倒れる悲劇のヒロイン廣瀬亜紀役に抜擢。初々しい魅力を発揮し、ゴールデンアロー賞新人賞を受賞、一躍注目の存在となる。その後は、往年のTBS 人気ドラマのリメイク『赤い運命』05 や斎藤道三の娘の濃姫を演じた「戦国自衛隊1549」05、TBS『里見八犬伝』06 などアイドル女優路線を歩むが、08 年に三谷幸喜監督で佐藤浩市、妻夫木聡らと共演した「ザ・マジックアワー」や、田辺誠一、時任三郎らと共演の矢口史靖監督作「ハッピーフライト」といった群像コメディへの出演をきっかけに、コメディエンヌとしての才能が開花。また、この年は韓国のクァク・ジョエン監督によるSF ファンタジー「僕の彼女はサイボーグ」で未来から来たサイボーグを演じ、女性版座頭市「ICHI」では時代劇に挑戦。４本の映画が公開される飛躍の年となり、日刊スポーツ映画大賞の主演女優賞を受賞。翌09 年には「おっぱいバレー」でブルーリボン賞主演女優賞も受賞している。テレビドラマでは日本テレビ『ホタルノヒカリ』07・10 に単独初主演し、明朗なヒロインを魅力的に演じたほか、フジテレビ『鹿男あをによし』08、TBS『MR.BRAIN』09、同『JIN ／仁』10 では江戸時代にタイムスリップした医師に想いを寄せる武家の娘を凛とした佇まいの美しさで好演。