1995 debütierte Koyuki im „non-no“-Magazin und stieg zwei Jahre später richtig ins Model-Geschäft ein. Seitdem ist sie ein gefragtes Model in zahlreichen Werbekampagnen in Magazinen und Fernsehwerbespots, vor allem für den Elektronikkonzern National Panasonic.
Koyuki spielte auch in zahlreichen japanischen TV-Dorama und Filmen. 2000 kam mit Keizoku der erste Film mit ihr in die Kinos. In Last Samurai hatte sie 2003 als Taka, die Tom Cruise während seiner Gefangenschaft beherbergt, ihre erste Rolle in einer internationalen Produktion. Bei den Japanese Academy Awards 2006 wurde sie als Beste Hauptdarstellerin nominiert.
Seit April 2011 ist Koyuki mit dem japanischen Schauspieler Ken’ichi Matsuyama verheiratet, den sie bei gemeinsamen Dreharbeiten zu Kamui - The Last Ninja kennenlernte. Das Paar hat drei gemeinsame Kinder.
Filme
2025 – ノンレムの窓 2025新春
2022 – 桜色の風が咲く
2016 – ゴールドウーマン
2015 – 杉原千畝 スギハラチウネ
2012 – ALWAYS 三丁目の夕日 '64
2011 – 探偵はBARにいる
2010 – 信さん・炭坑町のセレナーデ
2010 – 女たちは二度遊ぶ
2009 – わたし出すわ
2009 – Kamui
2009 – Blood: The Last Vampire
2007 – ALWAYS 続・三丁目の夕日
2007 – ゲゲゲの鬼太郎
2005 – ALWAYS 三丁目の夕日
2004 – Jam Films S
2004 – 嗤う伊右衛門
2003 – Last Samurai
2003 – Alive - Der Tod ist die bessere Alternative
2003 – スパイ・ゾルゲ
2003 – 百色眼鏡
2002 – ランドリー
2001 – Pulse
2000 – Keizoku - Ungelöste Morde
1999 – コワイ童話「人魚姫」 Serien
2026 – リーガルビート –逆転の法廷–
2026 – クロスロード ～救命救急の約束～
2026 – 銀河の一票
2026 – パンダより恋が苦手な私たち
2024 – つたえたい〜僕たちは感染症時代を生きている〜
2024 – スカイキャッスル
2023 – Sanctuary
2020 – 鉄の骨
2020 – きょうの猫村さん
2019 – トップリーグ
2019 – Der nackte Regisseur
2019 – トレース～科捜研の男～
2017 – 大貧乏
2016 – フラジャイル
2014 – ロング・グッドバイ
2013 – 女信長
2012 – 岩合光昭の世界ネコ歩き
2012 – リーガル・ハイ
2010 – うぬぼれ刑事
2009 – 不毛地帯
2009 – Mr.Brain
2008 – 佐々木夫妻の仁義なき戦い
2006 – 時効警察
2005 – エンジン
2004 – 僕と彼女と彼女の生きる道
2003 – 末っ子長男姉三人
2003 – きみはペット
2002 – サイコドクター
2002 – 天体観測
2001 – アンティーク ～西洋骨董洋菓子店～
2001 – 恋がしたい 恋がしたい 恋がしたい
2001 – ムコ殿
2001 – お前の諭吉が泣いている
2000 – ラブコンプレックス
2000 – 伝説の教師
2000 – 池袋ウエストゲートパーク
2000 – Beautiful Life〜ふたりでいた日々〜
1999 – 恋愛結婚の法則
1998 – タブロイド
1998 – 恋はあせらず
小雪と発酵おばあちゃん