東京都葛飾区出身で、血液型はB型。身長は156センチ。幼稚園から高校までを私立白百合学園で過ごし、慶應義塾大学文学部を卒業。大学時代はチアリーダー部。生粋の江戸っ子であり、クリスチャンである。1997年、朝日放送に入社。アナウンサーの同期は赤江珠緒（現在はフリーとして活動中）、橋詰優子。入社後は『ごきげん!ブランニュ』（2005年9月まで）、『上沼恵美子のおしゃべりクッキング』のナレーター、『虎バン』のナビゲーターや、朝日放送ラジオ『高野直子のほっこりサンデー』等のテレビ番組・ラジオ番組に出演していた。番組内では「直ちゃん」の愛称だった。2006年4月より病気療養の為休職していたが、2006年8月21日放送分の『元気イチバン!!芦沢誠です』内の『ABC朝日ニュース』より復帰した。雑誌「BUBKA」の2007年6月号は、朝日放送のホームページから取得した高野の顔写真を全く別の女性のわいせつな写真と合成した虚偽の記事を掲載した。これに対して高野と朝日放送は2007年9月、当時の出版元のコアマガジン社を名誉毀損と著作権法違反の疑いで大阪府警に刑事告訴した。同年10月末、人事異動によりアナウンス部を離れ、東京支社東京事業メディア室勤務となった。2008年3月より『評判!なかむら屋』（月・火）のプロデューサーに就任した。不定期で、同局制作のショッピングスペシャル番組のナレーションを担当することがある。これは同期の赤江珠緒と後輩の山本モナと田中花子の退職、羽谷直子が別部署に異動し、手薄になっているため（先輩の中浜葉月も別部署所属兼任でアナウンサー業務もこなしている）。2009年7月8日、朝日放送ラジオ『柴田・桜井・やすとものスラスラ水曜日』の放送中、高野の結婚が決まったと柴田博アナウンサーが発表した。お相手も慶應義塾大学出身者であるとのこと。2011年に出産。
自身の性格や特徴として、「感受性が強い」、「スロースターター」と述べている。特に音楽活動のレコーディングでは何度も歌うまで自分の気持ちが温まってこない、アニメのタイアップとして担当している作品だと登場人物の気持ちに感情移入してしまうと述べている。また、自分自身そのものをさらけ出すのが苦手とも述べている。その一方で、自身の性格について「大雑把」とも述べており、そのおかげでフラットな人付き合いができると話している。また、「『一人っ子』であるからか、両親からの愛をすごく一身に受けて育って、両親はいろんな活動をする私への後押しを最もしてくれる存在」であり、両親の温かい支えが自身の活動の最大の原動力と話している。趣味は散歩、ショッピング。以前はアニメ、ゲーム、ボーカロイド、ディズニー、ニコニコ動画の鑑賞を挙げていた。ディズニーは子どもの頃から大好きで、東京ディズニーランドには年100回以上訪れたこともあり、「理想の男性はミッキーマウス」と述べるほどのミッキー愛好家である。特技として、カラオケでアニメソングの一人デュエット、テトリスを挙げている。子ども時代に『名探偵コナン』の毛利蘭の影響で空手を習ったこともある。中学生のときは『テニスの王子様』に憧れてテニス部と演劇部に入るも、両方すぐにやめてしまったと話している。憧れであり目標の人物として水樹奈々を挙げており、ファンクラブに入会してライブにも行っていた。また、自身が声優になるきっかけだったソニー・ミュージックアーティスツのオーディションでは、アニメ『WHITE ALBUM』で水樹が声優を務めていた緒方理奈のガラスの華を歌唱した。水樹とは『戦姫絶唱シンフォギア』で初共演を果たし、のちに水樹の所属するキングレコードからCDデビューした。声優業界では大西沙織、加隈亜衣、高橋未奈美、佐倉綾音などと交友があると述べている。
2013年にNHKの連続テレビ小説『あまちゃん』（成田りな役）に出演した。本人によれば当時は「全然前向きになれず、最後まで楽しさを見つけられないまま本番が終わってしまった」が、「それからいろいろな人に声をかけていただいて、さらに紅白歌合戦にも出演をさせていただいて、遅れてすごい経験をさせてもらったんだなという実感がやってきて。今は本当にありがたいことだと思っています」と述べている。そのほかに実写作品としては自身がアニメ版で主人公を演じた『心が叫びたがってるんだ。』の実写版や、実写ドラマ『あの日見た花の名前を僕達はまだ知らない。』に出演している。2014年には初の冠ラジオである『水瀬いのりのげ〜みゅ♪研究所!』（ラジオ大阪）が放送されていた。2016年からは文化放送で『水瀬いのり MELODY FLAG』が放送されており、2018年に第4回アニラジアワードで「BEST COMFORT RADIO 癒しラジオ賞」を受賞した。他にもTVアニメのプロモーションなどでラジオ番組を数多く担当しており、中でもTVアニメ『ご注文はうさぎですか?』のラジオ番組では2014年から2018年まで3シーズンに渡りパーソナリティを務めていた。
北軍はハンプトン・ローズを12月10日に出港予定だったが、3日間に渡り冬の嵐に襲われ、出港できたのは14日になってからだった。海軍の艦がビューフォートで燃料補給に予想以上に手間取ったため、バトラーの陸兵を乗せた船がフィッシャー砦に先に着いた。ポーターが19日に到着したところ別の嵐が艦隊を襲い、一部の艦は吹き流され陸兵の船はビューフォートまで退避を余儀なくされた。嵐が止んだ23日、ポーターはバトラー抜きで攻撃を開始することとし、その夜にルイジアナを爆破するよう命じた。真夜中頃ルイジアナは砦の海側の壁近くに曳航され点火された。しかしルイジアナは海軍が思ったより沖合いにあり、陸から恐らく1マイル (1.6 km) ほども離れていた。このため爆発はフィッシャー砦に何ら被害を与えなかった。翌朝（12月23日）、北軍艦隊は砦に接近し、土塁に損傷を与えて守備隊を降伏させるべく艦砲射撃を開始した。その日は1万発近い砲弾を撃ち込んだが戦果は僅かであり、海岸砲4門の砲架が壊れ、軽砲の弾薬箱1個が破壊され、守備隊に死傷者23人が出ただけだった。一方北軍は艦載砲の暴発で45人が死傷し、また南軍は3隻の艦に直撃弾を与えた。その日の夕刻に北軍の陸兵を載せた船が到着した。ポーターがルイジアナを爆破し陸軍無しで艦砲射撃を始めたことで、北軍の攻撃が近いことを南軍に教えて防備を固めさせてしまったとバトラーは考えたが、まだ攻撃が可能か判断するため偵察隊を上陸させることにした。上陸はクリスマスの朝に始まり、海軍が砦への砲撃を続ける中でアデルバート・エイムズ准将の師団が最初に上陸した。北軍はフィッシャー砦の北の海浜を守っていた砲台を占領し、上陸のせいで孤立したノースカロライナ・ジュニア予備隊第4大隊と同第8大隊の降伏を受け入れた。エイムズは防衛線を構築した後、ニュートン・M・カーティス准将の旅団を砦に進めて攻撃可能かを見させた。カーティスは陸壁の守りは薄いと見て攻撃を準備したが、エイムズに止められた。バトラーは砦は無傷であり攻めるには強力過ぎると考えた。彼はまたホークの師団が砦の北数マイルにあると知らされ、さらに別の嵐が来るという情報も得た。バトラーは以上を総合して上陸を中止とし、海浜にあった部隊には船に戻らせた。その後北軍艦隊は全艦ハンプトン・ローズに戻った。