初めて読んだ漫画雑誌は『りぼん』（集英社）。小学5年生の頃に『ちゃお』（小学館）に投稿してボツになったらしい。投稿時代初期は賞金が目当てであり、「ドリチン」「鼻毛師」などのペンネームを使っていた。2000年、「ラブリーベイベー」（『ちゃおデラックス』春の増刊号）でデビュー、現役の高校生漫画家として話題を集めた。『ちゃお』より独立する以前から『ChuChu』（小学館）にも多数の読切作品を発表する一方で、2005年より小学館の学年別学習雑誌上にて「オシャレ魔女 ラブandベリー」の連載を開始、2007年現在も連載中。デビュー当初からシンガーソングライターとしても精力的な活動を続けており、2005年6月にファーストアルバム『1、2の3で』をリリースした。シンガーソングライターとしての名義は「ミゾグチリョーコ」。好きなアーティストにビョーク、ミッシェル・カミロ、東京事変などがある。
生物相はその生育環境である前述の地球環境に大きく依存している。地球誕生数億年後の冥王代末期に有機化合物（生命前駆物質）の化学進化により原始生命体誕生。太古代に地球生物の共通祖先から真性細菌と古細菌へ分岐、そして原核生物が誕生した。地質時代の前半分は遊離酸素の無い還元環境における嫌気性生物の時代であった。その後起きた大酸化イベントでは多くの嫌気性生物は絶滅し、酸化環境下での好気性生物の時代となった。原生代には初期の大酸化イベントを境に真核生物の時代となり有性生殖が始まり、多細胞生物が誕生した。古生代の初期にはカンブリア爆発で海洋生物で堅い外骨格をまとった無脊椎動物が出現した。動物界では、カンブリア紀とオルドビス紀の無脊椎動物時代、シルル紀には昆虫の陸上進出があり、デボン紀の脊椎動物である魚類時代、石炭紀とペルム紀の両生類時代、中生代の三畳紀、ジュラ紀、白亜紀の爬虫類時代、新生代の哺乳類時代に区分されている。一方植物界では古生代のカンブリア紀、オルドビス紀、シルル紀の藻類・菌類時代（シルル紀に植物が陸上侵出した）、デボン紀、石炭紀、ペルム紀中頃までのシダ植物時代、ペルム紀中頃からジュラ紀、白亜紀中頃までの裸子植物時代、以降現在までが被子植物時代と区分されている。
幼稚園児の頃より子役として活動した。バラエティ番組『やっぱりさんま大先生』や、テレビドラマ『ガッコの先生』などにレギュラー出演している。その間はビッグアップル、ファイブ☆エイト、スマイルモンキーに所属した。14歳の時、2003年放送のテレビアニメ『LAST EXILE』のホリー・マドセイン役として初めて声優に挑戦した。約3年のブランクを経た2006年、高校3年生の時にテレビアニメ『ゼーガペイン』にヒロインのカミナギ・リョーコ役でレギュラー出演する。本作をきっかけに、声優業を志すようになる。大学への進学が決まった後、知己のあった大沢事務所のマネージャーに電話で交渉し、所内審査を経て所属が決まる。2007年に大学へ進学。同時期に大沢事務所に正所属し、声優として本格的に活動を始める。2011年に大学を卒業してタレント専業になった。2010年12月19日、ラジオ番組「ノン子とのび太のアニメスクランブル」のリスナー投票で選出する「アニメグランプリ2010」にて、「最優秀女性声優賞」を受賞する。2012年2月23日、オフィシャルサイトを開設し歌手デビューを発表した。26日に制作発表会『花澤香菜 Solo Debut Presentation Party』を開催し、アニプレックスから1年で4枚のシングルをリリースすることが告知される。その第1弾として4月25日に「星空☆ディスティネーション」、7月18日に第2弾「初恋ノオト」、10月24日に第3弾「happy endings」、2013年1月16日に第4弾「Silent Snow」をリリースした。2013年2月20日、1stアルバム『claire』をリリース。3月にはNHK大阪ホールと渋谷公会堂で初めてのソロコンサートを開催した。2013年4月17日、「ファミ通アワード2012」にて「キャラクターボイス賞」を受賞する。2014年2月26日、2ndアルバム『25』をリリース。4月から5月にかけてライブを4箇所で開催した。2015年、第九回声優アワード助演女優賞を受賞。同年3月に、自身初となる主演実写映画『君がいなくちゃだめなんだ』に出演した。2015年4月22日、3rdアルバム『Blue Avenue』をリリース。同年5月3日に声優の単独公演としては8人目となる日本武道館ライブを皮切りに、5月から7月にかけて5都市でツアーを開催した。2015年10月10日、「ニュータイプアニメアワード2014-2015」にて女性部門の「声優賞」1位を受賞する。同年11月から翌年2月にかけて、朗読＆アコースティックライブの全国サーキットイベントを9都市で開催した。2016年9月7日、三井住友VISAカードから「花澤香菜VISAカード」の発行が開始。三井住友VISAカードが声優を起用したのは、これが初となる。2017年2月22日、4thアルバム『Opportunity』をリリース。4月から6月にかけてライブを5都市で開催した。2017年4月、所属レーベルをSACRA MUSICに移籍。2018年10月7日、「ニュータイプアニメアワード 2017-2018」にて女性部門の「声優賞」1位を受賞する。2019年2月20日、5thアルバム『ココベース』をリリース。4月にライブを4都市で開催した。同年4月、自身初となる海外公演を中国・広州と上海の2都市で行った。