学生時代より、黎明期にあったパーソナルコンピュータ（当時は、マイコンと呼ばれた）誌の論客として知られ、アルゴリズム関連の記事等を投稿していた。パーソナルコンピュータ誌に掲載されたパソコン通信サービスを活用して記事の投稿等ができないか？と考え、黎明期にあった PC-VAN に入会。その後、SIG（各社によって呼び名は異なる。Nifty ではフォーラム、AOL では room などと呼ばれる）と呼ばれる、各テーマ毎の掲示板システムが会員による管理制になったときから、以下のような活動を始める。彼は NEC のパソコン通信サービス PC-VAN の SIG SCIENCE 主催者であった。SIG SCIENCE は1986年10月7日発足。以来、PC-VAN では2000年11月29日に閉鎖したあとも、彼の運営サイトに場を移し2004年3月まで掲示板として運営されていた。それ以降も別人の手で SIG SCIENCE は運営されている。
1992年4月、松阪大学に転じ、政治経済学部にて助教授に就任した。政治経済学部においては、主として政治経済学科の講義を担当した。また、文部省の核融合科学研究所との共同研究に従事した。そのほか、三重県総合教育センターにて、データベース作成委員会の会長やデータ審査委員会の副会長を務めるとともに、三重県MIEマルチネットワーク懇話会の委員を務めた。1999年10月、松阪大学の政治経済学部にて教授に昇任した。翌年4月、松坂大学の政治経済学部が改組され政策学部が発足したことから、その教授に就任した。新エネルギー・産業技術総合開発機構からの再委託研究や、科学技術振興事業団からの委託研究に従事した。また、2000年度から2002年度まで、および、2003年度に核融合科学研究所にて共同研究員を兼任した。ただし、核融合科学研究所は、2001年より文部省から文部科学省に移管されている。そのほか、大学入試センターでは、教科科目第一委員会の委員を務めた。2004年4月、三重大学に転じ、教育学部の教授に就任した。並行して、2009年4月1日から2012年3月31日にかけて、三重大学の大学院にて、地域イノベーション学研究科の教授を兼務した。2007年4月1日には三重大学の学長補佐（情報担当）に就任し、2015年3月31日まで務めるなど、学内の要職を歴任した。また、2005年4月1日、自然科学研究機構に移管された核融合科学研究所にて客員教授を兼任することになり、2007年3月31日まで務めた。そのほか、亀山市教育委員会にて中高連携推進事業検討委員を務めるとともに、三重県住民基本台帳カード活用計画策定委員会の座長や三重県住民基本台帳カード活用方策研究会の委員を務めた。現在は、三重大学の教育学部にて教授として教鞭を執るとともに、三重大学の高等教育創造開発センターの教授と総合情報処理センターの教授を兼務している。
1981年11月4日、4人姉妹の末っ子として生まれる。姉3人の名前から1文字ずつ取って「真千子」と命名される。1996年春、14歳の時に地元中学校で靴箱の掃除をしている姿が映画監督河瀬直美の目にとまり、1997年の映画『萌の朱雀』で主演デビュー。2000年、奈良県立御所高等学校（現・奈良県立青翔高等学校）を卒業後に上京し、女優活動を本格的に始める。2007年、地元・奈良県で撮影された主演映画『殯の森』で10年ぶりに河瀬直美監督とタッグを組み、第60回カンヌ国際映画祭コンペティション部門でグランプリを獲得する。2009年、ヒロインを演じた『火の魚』（NHK広島）が、イタリア賞（最優秀賞）や文化庁芸術祭大賞をはじめ国内外で高く評価される。本作において第36回放送文化基金賞演技賞、東京ドラマアウォード2010助演女優賞を受賞。2010年、奈良県五條市名誉市民の第1号受章者に選ばれる。2011年、平成23年度下半期のNHK連続テレビ小説『カーネーション』（NHK大阪）のヒロインにオーディションを経て起用され、コシノ三姉妹の母でファッションデザイナー・小篠綾子をモデルとする主人公・小原糸子を演じる。それまで多かった陰のある役柄とは一線を画すバイタリティあふれる演技が多くの支持を集め、東京ドラマアウォード2012主演女優賞など数々の個人賞を受賞、認知度を高める。本作は朝ドラ初のギャラクシー賞大賞（2011年度テレビ部門）に輝くなど「朝ドラ史上最高傑作」の呼び声も高く、名実共に自身の代表作となる。2013年、『最高の離婚』（フジテレビ）にて大雑把でずぼらな性格の妻を自然かつ痛快に演じ、大竹しのぶに続き2人目となる2度目の放送文化基金賞演技賞を受賞。「どんな役を演じても『はまり役』と思わせる、その人物造形の巧みさに大きな才能が感じられる。」と本作に止まらず幅広い演技力が高く評価される。2014年4月クールの『極悪がんぼ』で、フジテレビ系月9ドラマに初主演。EXILEのメンバーと共演した際に知り合った、芸能事務所LDHの専務取締役（当時）を務める男性と2015年7月に結婚したが、多忙な中での生活観、価値観の違いから2017年9月に離婚した。2017年公開の映画『ナミヤ雑貨店の奇蹟』で、一人の女性の19歳、27歳、51歳の3世代を演じ分け、第30回日刊スポーツ映画大賞助演女優賞、第41回日本アカデミー賞優秀助演女優賞を受賞。2018年、自身初となる写真集『つきのひかり あいのきざし』（撮影：川島小鳥）が刊行された。合わせて同名の写真展が開催され、地元の奈良県をはじめ全国各所を巡回した。2019年、自身の出身地である奈良県五條市観光PRポスターのモデルを務める。ポスターは、撮影：川島小鳥、デザイン：町口景の写真集「つきのひかり あいのきざし」チームで制作された。