埼玉県深谷市の生まれ。本名は非公表で、芸名はトーベ・ヤンソンの童話『ムーミン』に登場する“ミムラ姉さん”にちなむ。県立伊奈学園総合高校卒業。モデル活動などを経て、2003年、フジテレビのドラマ『ビギナー』のヒロインオーディションに合格し、一般人の目線で事例に取り組む元派遣OLの司法修習生という、従来の“月９”のヒロインとはひと味違う楓由子役で、異例の女優デビューを果たす。翌04年も『ファイアーボーイズ・め組の大吾』『離婚弁護士』『めだか』と、フジテレビの連続ドラマに立て続けに出演したのち、同年、谷村志穂の同名小説を森田芳光監督が映画化した「海猫」で映画初出演。精神的なショックから失声症を患うも、亡き母親の知られざる過去と向き合ううちに新しい一歩を踏み出す野田美輝役を、出演シーンは少ないながらも好演する。05年、映画初主演となる塚本連平監督「着信アリ２」では、死の恐怖に怯えつつ、謎の着メロの真相に立ち向かう芯の強い保育士を力演。さらにTBS『いま、会いにゆきます』05でもヒロインをつとめたのち、塩田明彦監督「この胸いっぱいの愛を」05に出演し、20年前にタイムスリップした主人公（伊藤英明）が再会する今は亡き憧れの女性の役で、ふたつの人生を歩むことになるバイオリニストの葛藤や喜びを、さりげない芝居の中にも丹念に演じてみせた。劇中の演奏シーンで共演した指揮者の金聖響と、翌06年に結婚するが、のち10年に離婚。絵本好き、読書家としても知られ、白泉社『MOE』誌の連載をまとめた『ミムラの絵本日和』07を出版するなど、執筆活動にも精力的。08年には、日本テレビ『斉藤さん』で、観月ありさ演じる正義感あふれる熱血主婦“斉藤さん”に次第に感化されていく、園児を持つ主婦を好演する。３年ぶりの主演映画となる中原俊監督「落語娘」08では、特訓を重ねた落語のシーンも見事にこなし、男社会の落語界で奮闘するヒロインを生き生きと快演した。その後も日本テレビ『銭ゲバ』『サムライハイスクール』09、テレビ朝日『コールセンターの恋人』09、WOWOW『空飛ぶタイヤ』09、『なぜ君は絶望と闘えたのか』10などのドラマ出演を経て、11年には、NHK大河ドラマ初出演にして初の時代劇となる『江・姫たちの戦国』で、ヒロイン・江（上野樹里）が憧れを抱く細川ガラシャという大役にも挑戦。BS朝日のドラマ『家族法廷』のほか、熊澤誓人監督「天国からのエール」の公開も控える。