木南晴夏自幼熱愛寶冢歌劇團,與姐姐木南清香一起整天扮演《凡爾賽玫瑰》里的角色,從那時起樹立了當女演員的夢想。高中時曾被選為2001年“夏の高校野球PR女子高生”。原先就讀寶冢北高中,演藝活動開始后轉學到東京。

2001年,木南晴夏在horipro事務所舉辦的第一屆horipro新星選秀中獲最高獎。木南晴夏2002年,在綜藝節目“矢部浩之のオファーしちゃいました”中有向矢部浩之推銷廣告的經歷。同年,在“テレ朝エンジェルアイ2002”中被編入女子團體。2002-2003年,與酒井彩名,阿比留優組建女子團體licca。2004年,在翻拍劇《不幸的法則》中扮演幸子,熒幕形象開始為大家熟知。2008年從國學院大學文學系畢業。2009年在電影《20世紀少年》中扮演小泉響子,得到導演與原作者“幾乎一模一樣”的評價。2011年開始,在搞笑奇幻劇《勇者義彥和魔王之城》系列中飾演女主角阿紫。2012年4月17日,參演的電視劇《勝者即是正義》播出。2013年,在金子修介執導的電影《百年之表》中飾演主角神高涼香,這是木南晴夏第一次主演長篇電影作品。2015年,出演由松坂桃李主演的電視劇SP《視覺偵探日暮旅人》。2016年,出演電影《早安秀》。2017年1月22日,出演由松坂桃李主演的電視劇版《視覺偵探日暮旅人》在日本電視臺首播；4月15日,出演SP劇《女人的勛章》在富士電視臺首播。2018年4月17日,參演由杉咲花主演的電視劇《花后晴天～花男NextSeason～》播出。2019年,參演特別劇《今天,回家。》。7月26日,參演由山田涼介主演的電視劇《蟬男》。11月1日,出演電影《音樂會結束時》上映。12月23日,出演月九劇《夏洛克特別篇》播出。2020年9月,由其主演的電影《完美陌生人》發布一支正式預告,該片定名為《大人的事情》,于2021年1月8日在日本上映。2021年4月8日,參演的電視劇《戀愛漫畫家》播出。4月24日,其參演的電視劇《不要哭研修醫》播出。7月7日,參演的電視劇《八月在夜晚的擊球中心。》播出。2022年1月8日,參演的電視劇《喂帥哥！！》播出；2月23日,出演的日版《來自星星的你》在PrimeVideo獨家播出。9月20日,參演的電視劇《闇金ウシジマくん外伝闇金サイハラさん》播出。10月18日,參演的電視劇《成為你的花》播出。2023年1月8日,其參演的穿越類生活喜劇《重啟人生》播出。2月3日,參演的電視劇《A2Z》上線播出。3月5日,參演的電視劇《重啟人生AnotherStory》播出。10月13日,參演的電影《寬松世代又如何》上映；10月22日,主演的日本電視臺日十劇《sexy田中桑》播出。

2010年,木南晴夏與玉木宏通過朋友介紹而認識。2017年,二人因合演日劇《女人的勛章》而擦出愛的火花,秘密交往近2年時間。2018年6月29日,二人正式公布結婚消息。2020年,木南晴夏和玉木宏的第一個孩子已出生,兩人升級當爸媽。