2003年12月17日にホルストの組曲『惑星』の『木星』に日本語詞をつけた『Jupiter』でデビュー。
2004年の日本レコード大賞新人賞や、2005年日本ゴールドディスク大賞特別賞をはじめ、様々な賞を獲得。
その後も、ドラマ『優しい時間』(フジテレビ系)主題歌『明日』、NHKトリノオリンピック放送テーマ・ソング『誓い』、ドラマ『風のガーデン』(フジテレビ系)主題歌『ノクターン』を歌い、同ドラマに女優として出演。
2009年にリリースした全曲クラシック曲のカヴァーアルバム「my Classics!」は「第51回輝く!レコード大賞」で優秀アルバム賞を獲得。その活動が高く評価され、2010年「第1回岩谷時子賞」において奨励賞を受賞。
2011年「平成22年度文化庁芸術選奨文部科学大臣新人賞(大衆芸能部門)」を受賞。
また、NHK朝の連続テレビ小説『おひさま』主題歌『おひさま~大切なあなたへ』、2012年にはNHK総合テレビ『ダーウィンが来た!生きもの新伝説』のテーマ曲『スマイル スマイル』をリリース。
2013年3月、NHKBSプレミアムドラマ『ラスト・ディナー』では、ゲストの思い出の名曲を毎回ドラマのエンディングで歌う“レストランの専属歌手”役として、全8回に出演。
2013年ユニバーサルミュージックに移籍し、2013年12月17日デビュー10周年を迎えた。

2014年3月『オペラ座の怪人』の続編ミュージカル『ラブ・ネバー・ダイ』でクリスティーヌ・ダーエを演じた。 また、『昭憲皇太后百年祭』を記念して、明治神宮境内本殿に於いて開催された『昭憲皇太后基金チャリティ奉納演奏』で歌唱を行った。
今回の演奏規模・映像収録が本殿内で行われることは、明治神宮の長い歴史の中で初となる記念すべき奉納演奏である。

2015年5月 『サウンド・オブ・ミュージック製作50周年記念版』で、主人公マリア役の吹き替えを担当。 映画館で吹き替えが上映されるのは初めてのことである。 8月、戦後70年を記念し、ハワイ・真珠湾のヒッカム空軍基地フォードアイランドで開催された『長岡・ホノルル平和友好記念式典』に出席。復興祈願花火『フェニックス』のテーマソングでもある『Jupiter』を歌唱。 12月、音楽を通じて社会貢献、様々な支援のために『平原綾香 Jupiter 基金』を設立。東京国際フォーラム・ホールCにて、第1回チャリティーコンサートを開催した。

2016年4月27日、9枚目のオリジナルアルバム「LOVE」を発売。
同年5月より12度目となる全国ツアーをスタートさせ、第1弾・バンドスタイル、第2弾・アコースティックスタイル全36公演を完走。
12月には、『第2回 平原綾香 Jupiter 基金 クラリーノPresents My Best Friends Concert ~顔晴れ(がんばれ)こどもたち~』を岡山県倉敷市芸文館にて開催した。

2017年1月『第3回 平原綾香 Jupiter 基金 My Best Friends Concert ~顔晴れ(がんばれ)こどもたち~ スペシャルゲスト:クリス・ハート』を東京国際フォーラム・ホールCにて開催。4月26日、10枚目のオリジナルアルバム「LOVE 2」を発表。
5月より13度目となる全国ツアー「平原綾香 CONCERT TOUR 2017 ~ LOVE 2 ~ 」全20公演を開催。 7月、初の単行本「平原綾香と開く クラシックの扉」を発売。
7月8月には、キャロル・キングの半生を描いたミュージカル「ビューティフル」(帝国劇場)へ主人公キャロル・キング役で出演した。
にいがた観光特使に就任。
2018年1月『第4回 平原綾香 Jupiter 基金 My Best Friends Concert ~顔晴れ(がんばれ)こどもたち~ スペシャルゲスト:吉田山田』を東京国際フォーラム・ホールCにて開催。
3月~6月、ミュージカル『メリー・ポピンズ』(東京/東急シアターオーブ・大阪/梅田芸術劇場)で主演のメリー・ポピンズ役を演じた。
自身の誕生日である5月9日に、デビュー15周年を記念したアルバム「Dear Music ~15th Anniversary Album~」をリリース。
6月23日からは、14度目の全国ツアー「平原綾香 15th Anniversary CONCERT TOUR 2018 ~Dear Music~ 」を開催中。

デビュー以来、シングル31枚、デュエットシングル1枚、カヴァーアルバム、ベスト盤を含む21枚のアルバムを発表。

父はサックス奏者の平原まこと。
祖父はジャズトランペッターでホットペッパーズの平原勉。