自己能成为像山口百惠一样的偶像歌手，遂成为暂定选拔成员。2012年2月22日乃木坂46的第一张单曲《窗帘围绕》发售，该团体正式出道。同日高山于个人部落格上表示想将CD送给已往生的亲弟弟，「如果他在天国的话也会感到高兴喜悦」。2013年4月3日开始在《东京体育新闻》连载〈乃木坂46 高山一实与朋友们 昭和Amazing！〉（）的专栏，同月6日则参与日本电视台播映的电视剧《BAD BOYS J》，饰演「百濑遥」一角。2014年1月12日担任由南房总市政府举办的成人式宣誓代表，翌年3月20日并获得南房总市政府任命