後にニクソン大統領の時代に、国家安全保障担当特別補佐官そして国務長官を務めて米中外交の立役者となったヘンリー・キッシンジャーは、著書「外交」の中で、西ドイツのアデナウアー首相はフルシチョフとの交渉に一切希望を持っていなかった、と述べている。アデナウアーは自国の将来において、米国とドイツの利益は不可分である、として大西洋同盟に参加し、西側同盟国はドイツ統一を東西外交の課題とすることで自由選挙に基づくドイツ統一でなければならないと考えていた。しかしイギリスとアメリカは違っていた。英国はドイツ統一に現実性を認めず、かつての敵国の首都ベルリンを巡って戦争の危険を冒すことには躊躇していた。マクミラン首相は戦争を望まなかったし、第二次大戦の敵であったドイツ人のための戦争などは論外であり、ドイツ再統一に反対であることを隠そうとはしなかった。アメリカは、この時期に米ソ関係でデタントが進み、フルシチョフが平和共存路線をとる中で、ベルリンのために戦争の危険を冒す意図はなく、アイゼンハワー大統領はヨーロッパで地上戦を戦うことはないであろうと公言していたし、ダレス国務長官は「2つの国家による連邦制度は受け入れ可能である」とほのめかし、それを聞いたアデナウアーは激怒し連邦制は全く受け入れられないと譲らなかった。1958年11月の最後通牒の時にアイゼンハワーはダレスに、東西ベルリンとそのアクセス権が国連の管理下に置かれるのであれば自分は自由都市の考え方を受け入れることは可能だと電話での会話で述べていた。アイゼンハワー政権の国家安全保障担当補佐官ゴードン・グレイは、アイゼンハワーはベルリンの地位を変えようという意思を持っていたことを、後に述べている。ただしアイゼンハワーの戦略は封じ込めの原則から導かれており、ソ連が西側に挑むことになれば当然どこでもソ連と戦う姿勢であることに変わりはない。あくまで現状維持に重心を置いていた。アイゼンハワーはフルシチョフの言動は脅しであると見通して、戦略兵器全般でソ連が劣勢であることも気づいていた。後任のケネディ大統領もこの現状維持からベルリンでの些細な危険を冒すことを躊躇していた。西ベルリンへのアクセス権やドイツ統一のためにアメリカ兵を失う危険を冒すことが如何に愚かなことであるかを考えていた。この期間、米英と西ドイツ・フランスとの間では対ソ関係でズレが生じていた。フランスは1958年に第五共和政がスタートした時であったが、ド・ゴール大統領は一貫して米英の大西洋同盟を嫌い、かつての侵略国であった西ドイツとの間で仏独協調を重視し、かつソ連との交渉は一切妥協してはならないとして非妥協的態度を貫き、戦争の危険性は主に西側の優柔不断さにあると明言していた。しかしこの時期はアルジェリア戦争が終結を迎えたがフランス国内は世論の左右分裂で苦しんでいた時期であり、フランスからみるとベルリン危機は考え得る最も不都合な時期に到来した問題でもあった。
1999年にミュージカル『アニー』のポリー役でデビューした後に、自ら現在の事務所に応募した。2000年から2002年まで新潮社の雑誌『ニコラ』でレギュラーモデルを務める。当初は女優としての活動は活発ではなかったが、10代の頃にレンタルビデオで『PiCNiC』、『双生児』、『顔』を観て映画俳優を憧憬する。2001年に『リリイ・シュシュのすべて』で映画に初出演した。過去のオーディションは毎回落選していたが本作で合格して映画俳優のきっかけとなる。2002年に「三井のリハウス」の10代目リハウスガールに選ばれ、2003年に『高校教師』で初めて連続ドラマにレギュラー出演した。鈴木杏とW主演を務めた『花とアリス』は、2003年にネット配信されて2004年に劇場公開された。本作品で特技のクラシックバレエを披露した。2004年2月に堀越高等学校を卒業して日本大学藝術学部に合格していたことが報道された。学業と俳優業を迷う最中に19歳で初めて参加した釜山国際映画祭で映画ファンの熱気と歓喜に触れて映画に対する思いが強くなり、日本大学芸術学部を中退して俳優業に専念することを決意する。2005年に7本の映画出演作が公開され、『ニライカナイからの手紙』で初主演した。2006年に出演映画『蟲師』が第63回ヴェネツィア国際映画祭のコンペティション部門に選出された。第11回釜山国際映画祭のスターサミットアジア2006で、市原隼人、香椎由宇らと共にカーテンコールの1人に選出された。映画『鉄コン筋クリート』、劇場版アニメ『ミヨリの森』、『いけちゃんとぼく』などで声優も務める。2006年度は映画『フラガール』などの演技が認められ、第30回日本アカデミー賞最優秀助演女優賞、第49回ブルーリボン賞主演女優賞をはじめ多くの映画賞を授賞した。2007年に出演した『クワイエットルームにようこそ』で、摂食障害の役作りのために食事制限と毎日のランニングで体重を7kg少なくした。本人は「減量すると熱演と言われがちだけど役者なら当たり前にやること」と語る。2008年、『おせん』で連続ドラマ初主演を果たす。2010年に、『龍馬伝』で元役を演じ大河ドラマに初出演し、映画『 おとうと』に出演した。10代の頃に山田監督の『学校』シリーズのオーディションも受けたことがあるが落選して女優を続けるか否か苦悩する中で本作品に出演して以降、山田組の『東京家族』や『家族はつらいよ』シリーズに起用されている。2017年に第30回東京国際映画祭で、1985年生まれの満島ひかり、宮崎あおい、安藤サクラとともにオープニングイベントのレッドカーペットに登場した。この年に公開された主演映画『 彼女がその名を知らない鳥たち』で第41回日本アカデミー賞や第91回キネマ旬報ベスト・テンなど主演女優賞を多く授賞した。2018年にヒロイン役で出演した『斬、』が、第75回ヴェネツィア国際映画祭のコンペティション部門に選出される。主演舞台『アンチゴーヌ』と『スカイライト』での演技が評価され第53回紀伊國屋演劇賞、第26回読売演劇大賞最優秀女優賞、芸術選奨文部科学大臣新人賞を受賞した。2019年6月3日に南海キャンディーズの山里亮太と入籍。6月5日に結婚を発表し、都内のホテルで山里の相方で蒼井の親友でもある山崎静代と三人で報告会見を開いた。