1995年10月から続いた『テンベストSHOW』シリーズ（『輝け!噂のテンベストSHOW』→『新テンベストSHOW』）を前身とし、1997年4月より放送をスタート。コンセプトは『新テンベストSHOW』時代の料理対決を、全体的にルールを変更する形で引き継いでいる。関口宏と三宅裕司との2班に分かれ、毎回、似通っているが故に選択に迷う料理を贅をつくした素材で用意する。どちらの料理にするかをパネリストに選択させるが、選択した人数が多い側のみが食べることができるため、双方のチーム・パネリストの駆け引きも見られる。1999年2月25日・2004年4月15日は報道特番のため放送時間を繰り下げした。2005年4月14日より番組タイトルを『新どっちの料理ショー』に改め、視聴者参加型番組としてリニューアルされるが、2006年9月14日を以って『どっちの料理ショー』シリーズは9年半にわたる歴史に幕を降ろした。終了後は2007年1月4日に復活特別番組が放送された。2012年4月19日21:00 - 22:48には約5年ぶりの復活特別番組『帰ってきた!どっちの料理ショー 腹ペコ復活祭』が放送された。対決メニューは関口厨房が餃子、三宅厨房がから揚げで、後に関口厨房が「チャーハン」、三宅厨房が「あんかけ焼きそば」をサイドメニューとして追加した（結果は三宅厨房の「から揚げ・あんかけ焼きそば」の勝利だった）。一般視聴者にもデータ放送または番組ホームページで「餃子」または「から揚げ」のどちらかを選ぶ投票が実施された（この投票は3回実施された）。なおこの復活特番では「撤収」「負けシェフの試食」「『ごちそうさま!』付きエンドクレジット」は行われなかった。特徴として、レギュラー放送時は「1stジャッジ」中と「負けシェフの晩餐」中に提供クレジットを表示しているが、従来の1枚毎に全面タテ1列表示ではなく、1枚毎に上にヨコ1列×2社・下にヨコ1列×2社の表示（同様のタイプの提供クレジットは「情報ライブ ミヤネ屋」及び「ウェークアップ!ぷらす」でも見られる）になっており、現在の『秘密のケンミンSHOW』まで受け継がれており、後番組の『ダウンタウンDX』が21:00からの2時間版などのSP編成時や日本テレビ制作の一部の特番（「ぐるぐるナインティナイン」の3時間SP等）でも同様になっている。また、前番組「新テンベストSHOW」（リニューアル）開始と同時期に他系列にて放映開始された「ガンダムW」の劇中BGM（作編曲・大谷幸）もCM入り前アイキャッチを中心に使用されるようになった。
2001年、女子小中学生向けファッション誌『ニコラ』（新潮社）の読者であった姉に「私は（年齢的に）もうできないから」と推されてモデル（ニコモ）オーディションに応募し、グランプリを獲得。2005年春ニコモを卒業するまでに『ニコラ』の表紙モデルとして当時最多となる15回登場している。その後、『ニコラ』の卒業を控えた2004年ごろからグラビアや女優業に進出。グラビアアイドルとしては、主に少年誌の雑誌グラビアで活動を開始。2006年3月3日に初の写真集『ちゅら☆ちゅら』を、5月17日にイメージビデオ『XIANGYU シャンユイ〜相偶』を発表した。バラエティ番組では、2005年10月から『落下女』（日本テレビ）にレギュラーとして出演。2006年から2008年にかけて江崎グリコ「ポッキー」シリーズのCMに出演、このCMがきっかけとなりブレイクを果たした。女優としては、2005年に『Sh15uya』（シブヤフィフティーン）（テレビ朝日）でドラマデビュー。2006年1月、『トゥルーラブ』（フジテレビ）でドラマ初主演。4月期・7月期はそれぞれ、土9ドラマ『ギャルサー』と『マイ☆ボス マイ☆ヒーロー』（ともに日本テレビ）へ2クール連続で出演。アニメの声優にも挑戦し、映画『超劇場版ケロロ軍曹』ではミララ役でゲスト出演、テレビアニメ『デジモンセイバーズ』（フジテレビ）では、藤枝淑乃役でレギュラー出演した。映画『ワルボロ』（2007年9月8日公開）で映画初出演。『恋するマドリ』（2007年8月18日公開）で映画初主演。その後も『恋空』や『ハナミズキ』で主演を務めた。2007年8月6日、『恋するマドリ』の主題歌「メモリーズ」で、歌手デビュー。同曲は「SCHOOL OF LOCK!」のサイトでの独占先行配信で、着うたのみ同日から4日間先行配信された。さらに10月1日には、『恋空』の挿入歌「heavenly days」が「GIRLS LOCKS!」にてほとんどフル（2サビの頭まで）で披露された。その後も、本人出演時を中心に「SCHOOL OF LOCK!」で新曲が披露されている。11月3日放送の『COUNT DOWN TV』で歌番組初出演、「heavenly days」を歌った。12月5日にはアルバム『そら』でCDデビュー。12月21日には、日本武道館でデビューイベント『デビューアルバム“そら”発売記念! SCHOOL OF LOCK!と新垣結衣のheavenly Xmas in 日本武道館』を開催した。2008年3月15日、第6回東京ガールズコレクションにおいて、「BEST GIRL OF 2007」を受賞、第1回グランプリに輝いた。2009年11月、ソニー・ウォークマンのCM出演に際し、MONGOL800の「小さな恋のうた」を歌い、他のアーティストの楽曲を初めてカバーした。2010年6月25日、映画『ハナミズキ』で登場する自筆の絵本「The Three Little Pigs（3匹の子ぶた）」が一般発売された。2011年7月11日、『全開ガール』（フジテレビ）で連続ドラマ初主演。2012年12月30日、『第54回日本レコード大賞』（TBS）で初のレコード大賞司会を務める。司会業そのものも自身にとって初となる。2014年11月8日、映画『トワイライト ささらさや』で初の母親役を演じる。2017年3月23・24日放送の『絆〜走れ奇跡の子馬〜』でNHKドラマ初出演。