1995年,15岁的田中丽奈经爸爸的朋友介绍,加入当地的模特公司,以广告模特的身份出道,先后拍了13个九州地区的广告。田中丽奈写真1997年,田中丽奈主演了周防正行监制,矶村一路执导的青春电影《击浪青春》,凭借在片中饰演的苦闷女高中生划船社社员“悦子”,田中丽奈获得了包括第22届日本电影学院奖最佳新人在内的12项新人奖。1999年8月初,年满19岁的田中丽奈,推出首本写真集《rena@19》,仅一周时间,即卖出了近十万册；12月18日,与反町隆史,藤原纪香等主演了铃木雅之执导的校园喜剧电影《GTO》,田中丽奈在片中饰演了性格压抑的富家女“桂木绫乃”。2000年,与原田美枝子,真田广之等主演了爱情电影《初恋》,田中丽奈饰演面对心上人就说不出话来的活泼少女,并凭借该角色获得了第24届日本电影学院奖最佳女主角提名。2001年,田中丽奈与小泽征悦等主演了由市川准执导的爱情电影《东京金盏花》,并因此获得了第16届高崎电影节最佳女演员奖。2004年,田中丽奈与中国内地演员韩青,杨烁,曹曦文等主演了中日合拍的青春偶像剧《爱在左,情在右》,该剧是田中丽奈首次主演电视剧；3月20日,搭档妻夫木聪和伊藤步,主演了行定勋执导的爱情电影《日出前向青春告别》。2005年,田中丽奈与堤真一,永濑正敏,阿部宽等合作,主演了由实相寺昭雄执导的恐怖电影《姑获鸟之夏》。2007年4月28日,《GeGeGe的鬼太郎》首部真人电影版上映,田中丽奈在片中饰演了妖怪“猫女”,该片票房达23.4亿日元；12月22日,田中丽奈在堤真一,阿部宽,和椎名桔平主演的悬疑犯罪电影《魍魉之匣》中出境。2008年3月15日,搭档福田麻由子,丰川悦司,高岛礼子主演的剧情片《10个约定》上映,田中丽奈饰演成年后的女主角齐藤明莉；4月20日,爱情电视剧《我的野蛮女友》在TBS电视台首播,田中丽奈在剧中饰演草彅刚的野蛮女友“高见凛子”；5月31日,田中丽奈首次出演的古装剧《山樱》上映。2009年8月28日,田中丽奈与德井义实,铃木杏合作,主演了NHK连续剧《派遣的奥斯卡》,在剧中饰演痴迷于漫画主人公奥斯卡的奇怪女性“三泽胜子”；12月23日,由林太郎执导的动画电影《午夜企鹅》上映,田中丽奈在片中为哥布林妖怪少年“查理”配音。2010年,田中丽奈与苍井优,铃木京香,竹内结子等主演了剧情片《花》,其在片中扮演了苍井优的二女儿“翠”。田中丽奈杂志封面2011年10月28日,由土井裕泰执导,阿部宽,新垣结衣和黑木明纱等联袂出演的《剧场版新参者：麒麟之翼》上映,田中丽奈在片中饰演了掌握关键线索的美女护士“金森登纪子”；12月10日,由生田斗真,中谷美纪,洼冢洋介主演的古装爱情电影《源氏物语》上映,田中丽奈出演容貌美丽,才华出众,却嫉妒心强的出色女性“六条御息所”。2012年1月8日,由松山健一,深田恭子,玉木宏等主演的古装历史剧《平清盛》首播,田中丽奈扮演源赖朝的母亲“由良御前”；3月17日,与阵内孝则主演了由盐屋俊主演的剧情片《播种的旅人》,田中丽奈饰演种茶少女“美野里”；9月8日,田中丽奈加盟了由松隆子,阿部隆史等主演的剧情片《卖梦的两人》,在片中饰演与父母住在一起的31岁单身OL“棚桥咲月”。2013年,主演了NHK电视剧《激流～你还记得我吗？～》,饰演文艺杂志的编辑“井上圭子”。2015年1月8日,出演了由光野道夫执导的爱情伦理剧《美人圈套～残花缭乱～》,饰演与上司陷入不伦恋的“小恶魔”女子“西田里香”；4月25日,田中丽奈与水谷丰,青木崇高等合作,主演了喜剧电影《王妃之馆》,饰演旅行社女社长“朝霞玲子”。2016年6月25日,出演由吉田羊和木村佳乃主演的电影《讨厌的女人》在日本上映。2017年,出演电影《生在幼子》,凭借该片获得第42届报知电影奖最佳女配角,第91届日本电影旬报奖最佳女配角。2018年1月27日,出演由阿部宽主演的电影《祈祷落幕时》在日本上映。2021年4月18日,参演电视剧《华丽一族》。2021年7月22日,参演的电影《犬部！》上映。2022年,参演的电视剧《有首歌想给你听》播出。2023年8月12日,参演漫改剧《Gifted天赋异禀》播出。
2005年1月下旬,田中丽奈与彩虹乐队成员KEN的恋情曝光；2月16日,田中丽奈承认恋情,但不久就以分手告终。2009年8月,田中丽奈和比自己小四岁的演员佐藤祐基因合作电视剧《派遣的奥斯卡》而相识；2010年10月29日,田中丽奈与佐藤祐基的恋情曝光,随后佐藤祐基通过博客承认了恋情；2012年4月11日,媒体报道两人因忙于工作,疏于沟通而分手。2016年2月5日,演员田中丽奈通过所属事务所宣布已正式入籍结婚,男方是东京都内某医院的副院长,二人从去年夏天开始经由熟人介绍开始交往,至入籍交往仅有半年。2019年12月24日,田中丽奈通过所属事务所的官方网站发表了第一个孩子出生的消息。
2010年11月9日,为了2011年3月将开通的九州新干线鹿儿岛线全线开通,新干线沿线的福冈县久留米市,任命田中丽奈担任“故乡特别大使”。田中丽奈写真