1974年〈昭和49年〉6月28日生まれ、三重県四日市市出身。
アクション作品への出演を得意。
釣りを趣味の一つとしており、イカ釣りの他ヒラメ釣りの経験もある。

1992年、化粧品『コーセー ルシェリ』のCMに俳優・唐沢寿明と共演。6月1日より、スーパーファミコンソフト『ストリートファイターII』のCMに春麗役として出演。
1993年、「ストリートファイターIIターボのすべて」の表紙を飾る。
1997年、ドラマ『踊る大捜査線』シリーズに柏木雪乃役で出演。
2001年、『女子アナ。』で連続ドラマ初主演を果たす。
2005年、バーニングプロダクションから独立し、個人事務所オフィス・モレを設立。12月1日に『628DRIVE 水野美紀オフィシャルサイト』を開設、名称の「628」は水野の誕生日にちなんだもの。
2007年、演劇ユニット『プロペラ犬』を作家楠野一郎との共同主宰で設立。
2009年秋、『コースト・オブ・ユートピア ユートピアの岸へ』に出演。
2011年、映画『恋の罪』では初のフルヌードシーンに挑戦。
2016年6月、俳優兼イラストレーターの唐橋充と結婚。

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