1963年、高校卒業後、文学座附属演劇研究所に入所。1964年、木村功が中心メンバーの劇団青俳に入団後にフリーとなる。映画『日本春歌考』での共演が縁で、1969年に伊丹と結婚した。子どもが3歳頃よりおおよそ2年間、毎日自作の物語を作って聞かせていた。子育てが一段落した1984年に夫がメガホンを取った『お葬式』に主演してブレイク（以降の伊丹作品には全て出演）。続く『マルサの女』で大ブレイク。作品ごとに多彩で多様なキャラクターを演じ、美人役からブサイク役までをこなす演技力で、国内の映画賞を多数受賞。伊丹は「妻はいい女優なのに、なかなか主役の話が来ない。ならば彼女を主役にした映画を自分で撮ってしまえば良い」と、「お葬式」に起用したと述べている。1997年の伊丹との死別を機にジャズシンガーとしての活動を開始。2005年2月にライヴ・アルバム『Jazz in Tokyo  Live@Toranomon  Nobuko Miyamoto』をリリースした。伊丹の自殺以降は映画への出演を控えていたが（「映画館に入るのも恐くなった」という）、2007年に『眉山-びざん-』で実に10年ぶりの映画出演を果たす。2011年、『阪急電車 片道15分の奇跡』で第36回報知映画賞助演女優賞を受賞。2014年紫綬褒章受章。
フッド川（Hood River）は、アメリカ合衆国オレゴン州北西部にある、コロンビア川の支流である。河口からイーストフォークと呼ばれる沢の最上流部までの長さは約40kmある。日本人がオレゴン富士と呼ぶフッド山近くのカスケード山脈の自然環境保護地域を流れ、農業地帯のフッドリバーバレーを下りコロンビア川峡谷でコロンビア川に合流する。
菅直人の内閣総理大臣就任後、幻冬舎新書から「あなたが総理になって、いったい日本の何が変わるの」を出版。発売後1週間で6000部を売り上げ、菅直人が岩波書店から上梓した「大臣」の売上記録を抜いた。
弁理士だった直人が参議院議員である市川房枝の選挙活動に伸子も参加した。直人自身が国会議員を目指し選挙に立候補するようになると、伸子もその選挙活動に参加するようになり生活者ネットとも強い信頼関係を築いた。また、鳩山幸とともに民主党に所属する国会議員らの妻を集め選挙支援団体を結成し、「お勝手」と「勝手連」を捩った「Oh! 勝ってレディース」と名付けた。細川佳代子らが参加。民主党候補の応援演説を盛んに行う。直人が内閣総理大臣に就任して以降も、第22回参議院議員通常選挙などで各候補の応援演説を行う。
1970年の冬、菅直人と結婚する。しかし、いとこ婚となることから、姫井家や菅家の親族らから反対されたという。ジャーナリストの奥野修司によれば「伸子さんから聞いたのですが、伸子さんの母親が上京し、兄妹でもある双方の親が顔を突き合わせて話しあったそうです。ですが、そのうちに、日本は核武装すべきかどうかの大論争が始まり、結婚話はそっちのけ。何度か開かれた家族会議もそんな調子で、最後はみな疲れて寝てしまっていた、と言っていましたね」という。
金光学園を経て、津田塾大学の英文科に進学した。伸子と半世紀の付き合いだという親友によれば「当初、彼女は大学の寮に入っていたんですが、3年生から菅直人さんの三鷹市の家で下宿を始めました。菅さんの父親と伸子さんの母親が兄妹でふたりはイトコ同士。伸子さんが引っ越すと、ちょうど仕事の都合で菅さんの両親が三重に転勤になり、菅さんと菅さんの姉、伸子さんの3人が一つ屋根の下で生活するようになりました」という。津田塾大学の学芸学部英文学科を卒業。卒業後も直人とともに東京に残るため早稲田大学文学部の仏文科に学士入学し、1970年に卒業する。
中世の文書として弘安8年（1285年）の『但馬国大田文』では、当時の社領が記される。これによれば、「当国一宮」である「出石大社」の社領田は141町余で、二宮の「粟鹿大社」の100町余、三宮の「水谷大社」の69町余を大きく上回っていた。この文書を初見として、中世期以降の出石神社は但馬国において一宮の位置づけにあったとされる。また中世期の変遷は、出石神社文書、および祝職の神床家文書により知られる。これらによれば、神主職には嘉禎4年（1238年）に源家則、元亨4年（1324年）に家朝、建武5年（1338年）に家景（長尾彦太郎家景）ら長尾氏一族がそれぞれ補任されたと見える。この「長尾」の名字は、天日槍の渡来に際して朝廷から使者として派遣された市磯長尾市に由来すると伝えられ、この長尾氏を古くから出石神社の祭祀に関わった氏族と推測する説もあるが、正平7年（1352年）の軍忠状を最後に一族の名は見えなくなる。以上の文書のほか、明徳元年（1390年）に守護山名氏清が神主に宛てた書状や、永享8年（1436年）に山名持豊（宗全）が「但州一宮出石大明神」に宛てた願文、文安2年（1445年）に宗全が播磨国から一部の名主職を寄進した書状が伝世される。戦国時代にも守護・国人から社領寄進などの崇敬を受けたが、永正元年（1504年）に山名氏内紛による兵火で神宮寺の総持寺とともに社殿を焼失した。大永4年（1524年）になって社殿再興の勧進状が起草されており、その後年に再建が完了したものと見られる。しかし戦国時代末期の天正8年（1580年）に羽柴秀吉（豊臣秀吉）が但馬地方を平定すると、それまで神社を崇敬した山名氏は但馬を去り、社領も没収されて社勢は衰微した。なお中世・近世を通じては、総持寺（豊岡市出石町宮内）が出石神社の神宮寺とされた。この総持寺（惣持寺）は現在では出石神社の東方に所在するが、かつては神社近くにあったという。寺伝では天日槍が新羅から聖観音を将来したことに淵源を持つとし、平安時代頃から神宮寺となったと見られる（神宮寺としての初見史料は至徳4年（1387年）の寄進状）。総持寺には出石神社の「十六所之王子」に因み16供の供僧が置かれ、これらの僧は出石神社の祭祀にも深く関わっていた。