1989年に鹿児島県奄美大島で生まれる。13歳のときに徳之島に一時住み、14歳の年に本土の鹿児島市に移住した。2歳よりピアノを習っていたが、奄美を離れて高校生になってから、兄の影響でシマ唄を始めた。2006年に鹿児島市内の公園で奄美のシマ唄を広めるために路上ライブをしている時に、ポニーキャニオンミュージック（2011年8月1日、ポニーキャニオンアーティスツに社名変更 にスカウトされた。2007年夏にはMBC夏祭りに出演。2008年11月27日には、鹿児島テレビ放送がデビューまでを追った『城南海〜女性シンガー デビューへの軌跡〜』が放送された。。2009年1月5日に『ちちんぷいぷい』（毎日放送（MBSテレビ））でテレビ初出演し、デビューシングルの「アイツムギ」を歌った。「アイツムギ」は、MBS・1月の「おいしいうた」として、ラジオとテレビ（『ちちんぷいぷい』、『MBSサウンドキングダム』（現『MBSうたぐみ Smile×Songs』）など）で流れた。2009年1月7日に「夜空ノムコウ」を手がけた川村結花作詞作曲のシングル「アイツムギ」でデビュー。2009年5月1日放送の昼ドラ『エゴイスト 〜egoist〜』（東海テレビ）で、ドラマ初出演。2009年9月14日、TBSラジオ番組「Kakiiin」の中のKakiiin Music Factoryというコーナーで、リスナーから募集した写真とエピソードをもとに、城南海が初めて作詞・作曲を行った「虹」という曲を歌った。「虹」は、10月1日よりTBSラジオモバイルサイト、レコチョク、music.jp、@ポニーキャニオンで期間限定配信された。その後、2019年4月13日、城南海がパーソナリティを務める「アイランドホームpresents♪ 城南海のAiRadio!」の中で、久しぶりにこの曲が流された。2010年6月、ニューヨークのJAPAN DAY及び上海国際博覧会「日本館SPECIAL LIVE 〜可愛的和平〜」で歌唱。2011年3月13日には国際交流基金主催の「心連心コンサート」南京公演に amin（巫慧敏）、河口恭吾と共に出演。直前に発生した東日本大震災の影響をうけてその後の4個所での公演は延期となり、出演できなかったが、9月23日には上海外国語大学松江キャンパスで行われた「上海ジャパンウィーク2011」（上海日本文化週）でソロコンサートを行った。2011年7月1日、オフィシャルファンクラブが発足した。名称は、南海人（みなみんちゅ）である。2013年7月12日に西麻布のライブハウスで行われたライブで、奄美出身の我那覇美奈、牧岡奈美とともに臨時ユニット「みなみなみなみ」を結成、その後も奄美関連のライブやラジオ番組で3人でシマ唄などを歌っている。2013年10月から『徳光和夫の名曲にっぽん 昭和歌謡人』（BSジャパン、毎週水曜日21時から）で徳光和夫とともに半年間MCを務めた。2014年1月から2017年3月まで、東京都江東区のレインボータウンFM『Emotional Beat』で「城南海のMUSIC AIRPORT」を毎月第3土曜日（16時-17時。基本は生放送。）に担当した。その後、2017年4月から「城南海のミュージックデリバリー」（毎月第3火曜日21時-22時）に番組名と放送時間を変更して継続している。（サイマルラジオとリスラジで同時配信。映像はUSTREAMで同時配信。2018年12月からは、YouTubeで視聴できるようになった。後日エフエムたつごう、エフエムせとうち、徳之島ミニFMなど20以上のネット局でも放送されている。 ）。2014年7月9日、テレビ東京系で放送の『THEカラオケ★バトル』「歌の異種格闘技戦」に奄美民謡代表として出演して優勝。次の7月23日の「国民的アイドルスペシャル」では準優勝であったが、8月20日の「芸能界チーム対抗メドレーバトル」では中孝介、我那覇美奈とチーム奄美大島として出場し優勝した。その後も、正確な音程にシマ唄独特のこぶし「グイン」やビブラートによる加点などを活かして9度の個人優勝を重ね、計10冠達成の『THEカラオケ★バトル』の絶対女王と称されている。同番組で歌ったカバー曲をCD化して欲しいという希望が多く寄せられたことから2015年1月21日に初のカバーアルバム『サクラナガシ』 が、2015年6月17日にはカバーアルバム2作目『ミナミカゼ』が発売された。2014年7月より、イ・ビョンフン監督の韓国ドラマ『馬医』の音楽に松井五郎による日本語詞、馬飼野康二による編曲でカバー、テーマソングを「いのちの橋」（7月16日）、エンディングテーマを「ただ一つ」（8月20日）、挿入歌を「悲しくても」（9月17日）として3ヶ月連続配信リリース。12月17日にはNHKワールドTV、BSプレミアムの『J-MELO』のエンディングテーマ曲「祈りうた〜トウトガナシ〜」を奄美方言で作詞、作曲し、配信リリースした。J-MELOでは、2014年12月～2015年3月にかけてエンディングテーマとして採用された。2015年7月12日より、フジテレビ系『ザ・ノンフィクション』エンディング・テーマ曲「サンサーラ」の歌唱を担当、7月31日にネット配信された。また、アルバム『尊々加那志〜トウトガナシ〜』に収録の「月と月」が、10月7日から『水曜ミステリー9』(テレビ東京)のエンディングテーマとなった。2015年5月8日と10月23日のフジテレビ系『爆笑そっくりものまね紅白歌合戦スペシャル』に出演、MISIA、田村直美などのものまねを披露したのち、12月11日放送のフジテレビ系『第5回ものまね王座決定戦』では、浜崎あゆみ、Superfly、元ちとせのものまねで、全28組の中からものまね専門のタレントらをも抑えて優勝を果たした。2016年8月には新橋演舞場で宮本亜門演出、尾上松也、瀧本美織主演の『ミュージカル狸御殿』に出演し、狸の森を守る白木蓮（しろもくれん）を演じた。2016年9月に、初めて奄美大島への2泊3日のファンクラブツアーが行われた。その後、2017年７月には2回目、2018年4月には3回目、2019年1月には4回目が行われた。2016年11月16日には、4作目のオリジナルアルバム『月下美人』を発売、奄美大島の海岸で撮られた神々しい写真がジャケットとなっている。東京拠点のレインボータウンエフエム放送に次いで2017年4月からはパーソナリティ、2局目となるエフエム鹿児島で、アイランドホームpresents♪ 城南海のAiRadio!（毎週土曜 19:30 - 19:55）を担当している。そして、2018年4月から、スポンサーのアイランドホームのテレビCM（鹿児島県内）にも出演している。2017年4月28日に、明治神宮野球場のヤクルトvs.巨人戦で、初めて国歌独唱を行った。2017年7月16日には、奄美大島開運酒造の黒糖焼酎「れんと」に「あなたに逢えてよかった」を聴かせて音響熟成させたコラボ商品の発売が開始された。その後、2019年１月27日に、城南海のすべての曲を聴かせて熟成させた新しいラベルのボトルが追加発売された。2017年7月19日には、2年8か月ぶりのシングル「あなたに逢えてよかった」をリリースした。さらに、2017年11月22日には、2年ぶりのカバーアルバム「ユキマチヅキ」をリリースした。これは冬の名曲を集めたもので、Twitterを使ってファンから収録曲の募集も行って選曲が行われた。Special Trackとして、オリジナル曲「サヨナラよりも伝えたかったこと」も収録されている。この曲は、2017年10月～2018年3月に放送されたBSジャパンの池波正太郎時代劇「光と影」の主題歌である。2018年2月には、国際交流基金の“日本語パートナーズ” 派遣事業の一環として、フィリピンのマニラを訪問し、“日本語パートナーズ”が派遣されている学校の大学生や高校生と交流した。2018年4月6日、故郷の奄美大島の奄美署にて自身初となる一日警察署長に任命された。2018年5月13日のNHK大河ドラマ「西郷どん」第18回放送よりオンエアされるドラマの挿入歌と、エンディングの大河紀行「西郷どん紀行～奄美大島・沖永良部島編～」の音楽に起用された。城南海は作詞を担当し、歌唱。歌詞は、奄美大島で西郷が過ごした龍郷地域の方言で作られた。作曲はドラマの音楽全体を担当する富貴晴美、演奏は、ジャズピアニストの山下洋輔である。これらの曲の入ったシングルCDが、2018年6月20日にリリースされた。2018年6月30日からの全国ツアー“ウタアシビ2018夏”の会場限定で、城南海の初のMusic Clip集が発売され、その後、数量限定で通信販売も行われている。このMusic Clip集には、これまでの全17曲のミュージッククリップの他に、城南海書き下ろしの新曲「ひとつになれたなら」のCDも収録されている。2018年12月1日からの全国ツアー“ウタアシビ2018冬"の会場限定で、新作のCD「遠い約束」が販売された。CDには城 南海自身が作詞作曲した「遠い約束」「一輪の花」「心の唄」の3曲の新曲が収録され、初のセルフプロデュース作品である。2019年1月27日には、奄美文化センターで、10周年記念ふるさとコンサートを行った。また、この日、奄美警察署から安全安心大使に任命された。2019年５月8日には、ファンからのリクエストをもとに、デビュー10周年を記念したベストアルバムが発売された。2019年７月、新たな試みとして、洋楽のカバーライヴ『ウラアシビ～10th Anniversary～』ツアーを行い、9月には、1966カルテットと初のクラシカルコンサートを行った。2019年10月6日には、鹿児島の桜島で開催されたビッグ音楽フェスであるTHE GREAT SATSUMANIAN HESTIVAL 2019に出演し、CLOSING ACTを務めた。2019年10月16日、テレビ東京系 ドラマ「特命刑事 カクホの女２」（10月18日開始）の主題歌「ONE」が各配信サイトにて配信スタートした。