東京都生まれ。日本大学芸術学部映画学科を卒業する。2010年、「銀色のマーメイド」第5回ポプラ社小説大賞特別賞を受賞する（刊行時『快晴フライング』に改題）。同賞の受賞記者会見に出席した、同じく特別賞を受賞した浜口倫太郎が「とても上品で素敵な方だった」と自身のブログで語っている。映画会社（大映や角川映画）勤務を経る。2009年に退職する。以降、中国語の翻訳家として活躍している。2017年、『フラダン』で第6回JBBY賞（文学小説部門）を受賞する。
独特のアンダースローの投球フォームから、比較的サイドハンドに近い高めのリリースで投じられるトップスピンのかかった85mph前後のシンカーが全体の投球のうち7割程度を占めている。このシンカーでゴロを量産する投球を主体としており、ゴロの割合は通算66%と、典型的なグラウンドボーラーである。一方で、77mph前後のチェンジアップ、73mph前後のカーブによる空振り率も比較的高く、2014年、2016年は奪三振率7.00以上をマークしている。
2018年7月31日にトミー・イベルドとのトレードで、ダイヤモンドバックスへ移籍した。この年は両リーグをまたいで最多となる82試合に登板した。レギュラーシーズン終了後の10月10日に現役引退を表明した。
2016年12月23日、マイアミ・マーリンズと2年総額1600万ドルで契約を結んだ。迎えた2017年は一時期クローザーも務めたが、53試合登板と9年連続60試合以上登板を逃し、1勝4敗10セーブ・防御率4.79と成績自体も振るわなかった。
2016年7月9日にホセ・アルモンテ、ルイス・アレハンドロ・バサベとのトレードで、ボストン・レッドソックスへ移籍した。レッドソックス加入後は33試合に登板し、防御率1.52と素晴らしいピッチングを見せた。通年では、8年連続60試合以上に登板する馬車馬ぶりを発揮しつつ、防御率2.25・4勝7敗22セーブという好成績を残し、メジャー屈指のリリーバーとしての実力を証明した。オフの11月3日にFAとなった。
2011年7月31日にブランドン・アレン、ジョーダン・ノルベルトとのトレードで、アリゾナ・ダイヤモンドバックスへ移籍した。2013年12月20日、ダイヤモンドバックスと2年契約を結び、契約を延長した。2015年はクローザーを務め、66試合に登板し、防御率1.85・WHIP0.956・30セーブ・セーブ失敗はわずかに2回と安定した活躍を見せた。2016年6月23日のコロラド・ロッキーズ戦、前年の5月29日から続いていた連続セーブ成功記録が43で途切れた。
2004年6月16日にアスレチックスと契約。2006年シーズン終了後、ロン・ロマニック投手コーチのアドバイスでオーバースローからアンダースローへ転向。2007年からはリリーフ投手として登板し、2008年は開幕をAAA級サクラメント・リバーキャッツで迎え、5月31日にメジャーデビュー。デビュー戦以後、無失点を記録し続け、7月27日にジョージ・マッキランのメジャーデビューからの25イニング連続無失点記録を101年ぶりに更新。8月8日にメジャー初セーブを記録。以後、クローザーとして起用されることに。8月12日にマイク・トーレスの38イニング連続無失点の球団記録（1900年以降）を32年ぶりに更新。このメジャーデビューからの連続無失点記録は8月14日に39.0イニングで途切れた。2009年開幕前の3月に開催された第2回ワールド・ベースボール・クラシック(WBC)のアメリカ合衆国代表に選出された。シーズンでは、開幕直後はクローザーを務めたが、途中から中継ぎにまわり、自己最多の69試合に登板。2010年は64試合に登板し、防御率3.26、WHIP1.35と前年に続いて比較的安定した投球を見せる。与四球率は4.15と急増し、被本塁打も倍増したが、6月30日を最後に被本塁打はなく、それまでの39登板での防御率は2.66だった。
新治郡にある大国玉に住む領主で、真壁・新治・筑波の広い範囲に領地を保有していたといわれ、源護と土地を巡る確執から度々争っていたとされる。真樹はこの紛争の調停を将門に頼み、将門はそれを受けて真樹を援護した（平真樹が源護に敗れてしまうと今度は自らの領地が危うくなる可能性が高いので、しぶしぶ承知したともいわれる。）。これにより護と姻戚関係である伯父平国香らが護側の味方であったので、元々因縁があったとされる伯父らと更に深く対立する事となり、ついには護の子である源扶・源隆・源繁らが将門を襲撃、将門と一族・源家との争いは益々激しさを増していく事となってしまう。承平6年（936年）、護は朝廷に将門と真樹についての告状を提出し、朝廷はこれにもとづいて真樹らに召喚の官符を発したが、承平7年（937年）4月7日の朱雀天皇元服の大赦によって全ての罪を赦されて真樹らは帰国する。後の承平7年（937年）9月23日には、将門と共に弓袋山で平良兼と戦った。『将門記』にはこの戦いの前に将門が良兼に敗戦した際に「妻子が殺された」とあり、これが真樹の娘であったとする説がある。平真樹が治めた荘園の中心地付近には、大国玉神社があり、館跡があったという。