中学校を卒業してすぐの春休み、原宿でスカウトされ現事務所に所属する。1996年（平成8年）、堂本光一主演のテレビドラマ 『新・木曜の怪談 Cyborg』（フジテレビ）での快活なヒロイン役女子高生としての全話出演で女優デビューした。その後は数々のドラマや映画等に出演、1999年（平成11年）に放送されたNHK連続テレビ小説 『あすか』、2001年（平成13年）に放送されたテレビドラマ 『白い影』（TBS）では、それぞれヒロイン役を務め、広く知られるようになった。その翌年に放送されたテレビドラマ 『ランチの女王』では、フジテレビ月曜9時枠の連続ドラマ（月9）に初主演した。トレンディドラマの時代が終わると、女優不在の時代が続く中、数少ない実力派として目されるようになった。2003年（平成15年）に公開された映画 『黄泉がえり』に出演した頃には、「泣きたい夜には、竹内結子」というキャッチフレーズ入りポスターが東宝によって作成された。2005年（平成17年）6月、映画『いま、会いにゆきます』で共演した中村獅童と結婚。妊娠していることも公表し、同年11月に第1子となる男児を出産（2008年2月に離婚。親権は竹内）。2007年（平成19年）に公開された主演映画『サイドカーに犬』での演技は高く評価され、キネマ旬報ベスト・テン主演女優賞、日本映画批評家大賞主演女優賞など、多くの受賞した。2008年（平成20年）、月9ドラマ『薔薇のない花屋』にヒロイン役で出演し、3年ぶりにドラマ復帰した。翌2009年（平成21年）には、アメリカABC制作のテレビドラマ『フラッシュフォワード』に出演した。2010年（平成22年）、スペシャルドラマ『ストロベリーナイト』で主演を務め、初の刑事役に挑戦。2014年、三谷幸喜作・演出の舞台『君となら』で主演を務め、舞台に初挑戦。2015年（平成27年）、主演作品『残穢 -住んではいけない部屋-』が、第28回東京国際映画祭コンペティション部門に出品される。2018年、HuluとHBOアジアの初の国際共同製作ドラマ『ミス・シャーロック/Miss Sherlock』で女性版シャーロック・ホームズを演じ、Huluにて配信されHBOでも世界19か国で放送された。2019年2月27日、所属事務所の後輩の中林大樹と結婚、連名で報告した。2019年8月28日、第二子を妊娠していることがわかった。
摂食障害は大きく拒食症、過食症に分類される。拒食と過食は相反するもののように捉えがちだが、拒食症から過食症に移行するケースが約60 - 70%みられたり、「極端なやせ願望」あるいは「肥満恐怖」などが共通し、病気のステージが異なるだけの同一疾患と考えられている。よって拒食症、過食症を区別する指標は、基本的には正常最低限体重を維持しているかどうかのみである。アメリカでは平均体重の85%以下が拒食症に分類されているが、日本では80%以下とされている。名称が持つイメージとは違い、神経性大食症の人は代償行為を行う為、必ずしも肥満しているわけではなく標準体重の人も多い。大半は嘔吐や後の絶食・ダイエットなどで体重を保っている。（過食の後に下剤を服用するBNも多いが、下剤や浣腸では食物の吸収を防ぐことはできない。神経性大食症の種類には排出型と非排出型がある。排出型によく見られる自己誘発性嘔吐といった症状は拒食症患者の中にも見られるものである。非排出型の場合、その後で絶食や過度の運動を行う。患者の年齢の分布と性別は神経性無食欲症に似ているが、発症年齢はやや高い傾向にある。過食の原因は精神的原因（例えば欲求不満の代償など）が挙げられる。食に対する抗しがたい渇望があるが、同時に肥満への恐れや強いやせ願望を抱いている。過食に対する情動は、肥満恐怖などから起こる不食の決意を簡単に覆すほど抑えがたいものであり、食べてしまった自身に対し、自責感、敗北感などを持つことにより、自己評価が著しく低下する。拒食症と違い、苦痛を感じている過食症患者は、自ら医療機関を受診することもあり、治療には介入しやすく同意が得られやすい。しかし自身の食行動異常に対しては、罪悪感や不全感を抱いているため、その部分を刺激すると治療拒否につながりやすく慎重を要する。また、精神分析医のヒルデ・ブルックは摂食障害を「これは食欲の病気ではありません。人からどう見られるのかということに関連する自尊心の病理です」と指摘している。摂食障害患者は根源的否定感を抱えており、食行動の異常の背景には茫漠たる自己不信が横たわっていると理解される。その不安を振り払うために強迫的に完全を志向するのである。摂食障害は境界性パーソナリティ障害、自己愛性パーソナリティ障害との合併、あるいはそれらパーソナリティ障害の部分症状として顕在化しているケースも多い。神経性大食症の患者は、抑うつ症状や、気分変調性障害、非定型うつ病、不安障害などの気分障害がみられる頻度が高く、神経性大食症の有効な治療後には寛解することがある。嘔吐に伴う症状としては、むくみ、脱水、唾液腺の腫れ、テタニー（痺れ）、胼胝（吐きタコ）、口腔や食道・胃の損傷、電解質異常（低カリウム血症など）による腎機能・心機能低下（不整脈、心臓発作による突然死等）、歯牙酸蝕症（歯が溶ける）、う蝕（虫歯）、低血糖、低血圧、全身倦怠感など。その他、肝機能障害、月経異常、皮膚の乾燥などがある。