그녀는 2012년 개최된 제13회 전일본 국민적 미소녀 콘테스트(全日本国民的美少女コンテスト)에서 그랑프리를 수상하며 연예계에 데뷔했다. 이 콘테스트는 일본의 대표적인 아이돌 및 여배우 등용문으로 알려져 있다.
데뷔 이후 요시모토 미유는 드라마, 영화, 광고 등 다양한 분야에서 활동하며 연기력을 인정받았다. 주요 출연작으로는 드라마 《도터즈~최강의 의사~》(ドクターズ〜最強の医者〜), 《블랙 가죽 수첩》(黒革の手帖), 《파이브》(ファイブ) 등이 있으며, 영화로는 《루로니 켄신 최종장 The Final》(るろうに剣心 最終章 The Final), 《하이앤로우》(HiGH&LOW) 시리즈, 《유즈리하》(ゆずりは) 등이 있다. 그녀는 주연 및 비중 있는 조연 역할을 소화하며 폭넓은 연기 스펙트럼을 보여주었다.
청순한 이미지와 안정적인 연기력을 바탕으로 폭넓은 연령층에게 사랑받고 있으며, 차세대 일본을 이끌어갈 여배우 중 한 명으로 기대를 모으고 있다.