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2003年，在电视剧《美少女战士》中饰演火野丽，正式作为女演员出道。
2006年5月13日，出演佐佐木藏之介、中岛美雪主演的电影《间宫兄弟》，这是她首次出演电影。同年6月16日出演美国动作电影《速度与激情3：东京漂移》，饰演Reiko。9月，二十岁的北川正式离开《Seventeen》杂志。
2007年10月，主演首部电视连续剧《抹布女孩》，该剧获得第55届日剧学院赏特别奖。10月20日，与城田优、木村了共同出演动作电影《东京大恶斗》，饰演娜奥。
2008年7月，首次担任富士电视台月九剧的女主角，出演电视剧《太阳与海的教室》。11月1日，出演冢地武雅、谷原章介主演的喜剧电影《变身西装》，饰演在书店打工的店员星野寛子。
2009年6月13日，与玉木宏共同主演电影《盛夏猎户座》，一人分饰两角，有沢志津子与仓本いずみ。7月13日，参演山下智久主演的电视剧《零秒出手》，饰演男主角的恋爱对象白河莉子。
2010年1月10日，与福士诚治等人合作，主演电视剧《笔谈女公关》，饰演女公关斉藤里恵。3月13日，主演中西健二执导的古装爱情电影《花痕》，饰演寺井以登。5月10日，参演木村拓哉、林志玲等人主演的爱情电视剧《月之恋人》，剧中饰演富家小姐大贯柚月。
2011年1月7日，主演推理题材电视剧《LADY~最后的犯罪心理分析官~》，饰演香月翔子。6月4日，与向井理主演的爱情电影《天堂之吻》上映。8月5日，主演佐藤东弥执导的战争结束纪念特别剧《这个世界的角落》，饰演北条すず。10月18日，与樱井翔合作，主演推理题材电视剧《推理要在晚餐后》，饰演刑警宝生丽子。
2012年1月7日，担任动画电影《魔法树屋》中主人公的配音演员。10月13日，主演电视剧《噩梦小姐》，饰演小学教师武户井彩未。
2013年8月，与樱井翔共同主演电影版《推理要在晚餐后》，继续饰演宝生丽子。11月9日，与深田恭子共同主演恐怖电影《室友》，该片改编自同年春天去世的推理小说作家今邑彩发表于1997年的同名小说。10月，出演草剪刚主演的爱情剧《独身贵族》，饰演春野雪。
2014年1月1日，出演永井聪执导的电影《菜鸟评审员》，饰演大田ひかり。2月，与锦户亮共同主演爱情电影《想要拥抱你》，饰演山本つかさ。同年5月，主演电影版《噩梦小姐The梦ovie》，继续饰演小学老师武戸井彩未。7月，出演木村拓哉主演的法律体裁电视剧《律政英雄2">律政英雄2》，饰演事务官麻木千佳。
2015年7月9日，主演石井祐介执导的悬疑电影《侦探的侦探》，饰演侦探纱崎玲奈，并首次挑战武打动作戏。7月18日，出演木村拓哉主演的《律政英雄》电影版，片中她与木村拓哉饰演的久利生一起调查某国大使馆的刑事案件。
2016年1月，出演喜剧电影《像“像那样的东西”那样的东西》，饰演夕美。3月，与向井理、泽村一树合作，主演电视剧《黑色树海》。7月，主演WOWOW电视剧《卖房子的女人》，饰演房产中介三轩家万智。10月，主演内片辉执导的悬疑电视剧《希波克拉底誓言》，饰演研修医生栂野真琴。
2017年1月，参演改编自作家黑川博行获得直木赏的同名小说电影《破门：二人的疫病神》，饰演二宫的表妹悠纪。5月，主演电视剧特别篇《卖房子的女人：回来了》，继续饰演三轩家万智。7月，参演同名小说改编的电影《我想吃掉你的胰脏》。
2018年，出演首部NHK大河剧《西乡殿》。出演绫野刚主演电影《朋克武士》。参演真人电影《响-HIBIKI-》。主演小说改编的电影《虽然只是弄丢了手机》。9月主演电视剧《指定律师》。
2019年1月，主演电视剧《卖房子的女人的逆袭">卖房子的女人的逆袭》。10月，参演电影《引田！怀孕了》。
2021年，预计出演堤幸彦执导的电影《初恋》。
2011年，北川景子通过其主演的电视剧《LADY~最后的犯罪心理分析官~》，首次与摇滚乐队BREAKERZ的主唱兼歌手、艺人的DAIGO实现共演并相识，直到2014年1月两人在综艺节目上再度重逢。
2015年10月，北川景子与DAIGO宣布订婚。2016年1月11日，北川景子所在事务所发表了两人结婚的事实。结婚申请书是通过代理人提交的。同日，两人一起出席了记者发表会。同年4月29日，在东京的“グランドプリンスホテル新高轮”酒店举行了结婚典礼，邀请演艺圈、政界知名人士共500人出席。当天费用大概在5亿日元左右（约合3045万元人民币）。DAIGO的外祖父是已故第74代日本前首相竹下登，他也作为摇滚歌手、演员、艺人活跃在日本娱乐圈。