式练习游泳，后来参加2000年夏季奥林匹克运动会女子200米蝶泳，获得第7名。中西悠子曾获得2003年世界游泳锦标赛与2005年世界游泳锦标赛200公尺蝶泳铜牌，并于2008年日本游泳锦标赛200公尺蝶泳以2分03秒12打破世界纪录。她在2008年夏季奥林匹克运动会女子200米蝶泳获得第5名。中西悠子在2010年4月12日宣佈退休。