2003年12月17日,还在读大一的平原绫香以单曲《Jupiter》出道。该曲改编自古斯塔夫·霍尔斯特的《行星》组曲中的第4章《木星——欢乐使者》,刚发行时只是在广播节目里播放,但该曲的关注度不断攀升,并于2004年内获得70万的销量。
2004年12月18日,凭借《Jupiter》获得第37届日本有线大奖“新人奖”。12月31日,凭借《Jupiter》获得日本唱片大奖“新人奖”。同日,首次登上红白歌会,演唱《Jupiter》。
2006年,为冒险游戏《大神》演唱主题曲《Reset》。12月31日,登上第57届红白歌会,并再度演唱《Jupiter》。
2007年,以献唱歌手的角色出演电视剧《结婚宴席~人生中最糟的三小时~》。1月31日,发行专辑《天空》。
2009年5月27日,发行单曲《新世界》。单曲封面中,平原绫香的眼中映出了地球的图像。该曲改编自安东尼·列奥波德·德沃夏克作曲e小调第九交响曲《FromtheNewWorld》第2乐章。作词由平原绫香完成。9月2日,发行古典翻唱专辑《myClassics!》。10月,与藤泽则正共同录制电影《大海》的主题曲《Sailingmylife》。11月,和父亲平原真一同被任命为长崎县品牌大使。
2010年2月,受安德鲁·劳埃德·韦伯指定,为《歌剧魅影》的续篇《真爱不死》演唱主题曲。
2011年1月,为朝日电视台电视剧《心理特搜事件簿》演唱主题曲。她这次演唱的主题曲《离别之曲》是为肖邦的名曲自己配上词,为这部船越英一郎主演的心理学刑警剧锦上添花。
2010年4月24日,参加由北京日本人会、日本国驻华大使馆联合主办的慈善演唱会,与父亲同台演出。