1867年3月15日、ハンガリー議会がオーストリアとの合体を定めた「アウスグライヒ（和協）法案」を可決。オーストリア・ハンガリー二重帝国体制の道筋がついた。これは、フランツ・ヨーゼフ1世がオーストリア皇帝とハンガリー王を兼ね、両国は外交、軍事、財政は共通にするものの、憲法と議会、政府は独自のものを置く同君連合体制である。ハンガリー議会の「和協法」可決から3か月後の6月8日にはフランツ・ヨーゼフ帝がハンガリー王に戴冠し、「オーストリア・ハンガリー二重帝国」が名実ともに成立した。この体制によって、ドイツから疎外されたオーストリアは中央ヨーロッパの大国の地位を維持することに成功、帝都ウィーンには世紀末美術の花が咲くなど繁栄を得た。一方ハンガリーは首都ブダペストの近代化などに成功し、空前の繁栄を謳歌する。しかし、この体制はドイツ系とマジャル人の多数派が少数のチェコ人やポーランド人など他のスラブ系諸民族を抑圧することで維持される性格を持つゆえに、成立直後から民族主義を叫ぶ諸民族の揺さぶりを受けることになった。この結果、フランツ・ヨーゼフ1世は、ドイツ帝国とよりを戻し、ドイツ皇帝ヴィルヘルム2世の掲げた「汎ゲルマン主義」に同調していく事となる。
2人姉妹の長女として生まれる。渡部が4歳の頃、病弱だったため少しでも丈夫になるようと両親がスイミングスクールに通わせ始めた。中学1年までは個人メドレーをメインにバタフライ、背泳ぎ、自由形などでも競技会に出場していた。しかし、中学1年の秋に右肩の故障により肩への負担の少ない平泳ぎに出場したところ好成績が出たため、以後平泳ぎに出場する機会が増える。この頃、渡部にとって平泳ぎは最も苦手な種目だった。2010年、中学2年の全国中学総体で100mと200mの平泳ぎ2種目優勝。200m平泳ぎ決勝では、2008年に福留景子が16年ぶりに更新した日本中学記録を更新したが、このレースは生涯で4本目の長水路レースだった。2011年4月、競泳国際大会代表選手選考会（東日本大震災復興支援チャリティー大会）100m平泳ぎ2位、200m平泳ぎ3位。100mは自身の持つ日本中学記録を更新するものの派遣標準記録に0秒20足りず、中学生での代表入りは果たせなかった。同年5月のジャパン・オープンでは、50m・100m・200m平泳ぎの3種目全てで日本中学新記録を樹立し優勝。特に200m平泳ぎは2011年の世界ランキング3位となる好タイムだった。そのため渡部の世界選手権出場を望む声も上がったが、世界選手権の選考会は既に終了していたため結局出場はかなわなかった。2012年2月、短水路で200m平泳ぎと100m個人メドレーの日本中学記録を更新した。100m個人メドレーでは当時の日本記録に肉薄する記録であり、200m平泳ぎにおいては当時の女子平泳ぎの有力選手であった鈴木聡美らを破っての優勝であった。この活躍もありロンドンオリンピック出場を期待されることになった。4月に武蔵野高校入学。高校生となり、ロンドンオリンピック出場権を賭けた第88回日本水泳選手権に出場。女子200m平泳ぎ決勝で自己ベストタイムをマークして2位となりオリンピック代表入りを果たした。五輪では準決勝まで勝ち進んだ。12月に行われた世界短水路選手権の代表にも選ばれ、200m平泳ぎで銅メダルを獲得する力泳を見せた。2013年の日本選手権では、200m平泳ぎで予選敗退に終わったものの100m平泳ぎで準優勝、200m個人メドレーで優勝し、バルセロナで開催の世界選手権の代表に選ばれた。世界選手権では200m個人メドレー準決勝敗退（日本高校記録を更新することは出来たものの、渡部は決勝に残れなかったことを悔しがっていた）、100m平泳ぎで予選敗退という結果に終わった。9月の国体では200m平泳ぎを自己ベストと大会新記録で制し、今季思うような結果を残せなかった200m平泳ぎで調子を取り戻した。2014年にオーストラリアで開催されたNSWオープン選手権では50m平泳ぎ・100m平泳ぎ・200m個人メドレーなどに出場し、予選も含めると17レースに出場した。そして17レース目となった200m個人メドレーでは大会期間中に蓄積されたであろう疲労をものともせず日本新記録を樹立した。なお200m平泳ぎでも日本高校新記録を樹立していた。4月の第90回日本水泳選手権では100m平泳ぎ、200m個人メドレー、200m平泳ぎの3種目に出場してすべて優勝（100mと200m平泳ぎでは日本高校記録を樹立）すると、6月のジャパン・オープン初日の女子100m平泳ぎで日本新記録をマークして優勝した。同年8月に開催されたパンパシフィック水泳選手権では主要な国際大会において初優勝を果たし、さらに9月のアジア競技大会200m平泳ぎでも優勝を果たした。アジア大会では金2・銀3の計5枚のメダルを獲得。2015年4月に早稲田大学に入学。第91回日本水泳選手権で平泳ぎ3種目（50m、100m、200m）と200m個人メドレーの4種目を制覇。8月にロシアのカザンで行われた世界水泳では女子200m個人メドレーで2分8秒45の日本新記録を樹立して銀メダルを獲得すると、続く100m平泳ぎでは3位と0秒01差の4位に終わったものの、自身の本命種目である200m平泳ぎでは世界記録保持者のリッケ・モーラー・ペダーセンとの競り合いを制して金メダルを獲得すると同時に、この種目での2016年リオデジャネイロオリンピック出場を内定させた。なお、18歳265日での優勝は世界選手権の競泳種目では国内最年少記録である。11月にVOGUE JAPAN Women of the Year 2015 を受賞した。2016年にリオオリンピックに出場したが、200m平泳ぎで決勝進出にならず敗退、12月には足首に捻挫を出した。2017年の日本選手権では世界水泳の出場を逃した。2018年の日本選手権の女子200m平泳ぎで2位に入り、派遣標準記録を突破。8月にジャカルタで開催されたアジア大会では金メダルを獲得、復活を果たした。2019年3月に早稲田大学を卒業後、4月の日本選手権、ジャパンオープンに出場したが、世界水泳出場も逃した。7月のイタリアのナポリで開催されたユニバーシアードで初めての代表主将をなる。