決して裕福ではない家庭だったため、学生時代の仕送りは僅か3万円。デビュー後も奨学金の返済など苦労が絶えなかったと言う。声優・歌手になっていなかったら父の跡を継ぎ、歯科関係の仕事をしていたかも知れないと語っている。また、3歳年下の妹がいる。上京後、姉のアルバムにコーラスで参加したほか、ファンクラブ初期のマスコットキャラクター「ななちょも」のデザインを担当した。高校卒業後、吉祥寺にある時給850円のエステティックサロンの受付のアルバイトをやっていたことがある。上京して初めて住んだ場所が小金井市で、そこから堀越高等学校へ通っていた。歌手としてデビューした頃は、単発での契約が殆どだったので、次の歌の仕事があるか判らないような状況で仕事をしており、恐怖感と隣り合わせだったと語っている。また、ライブ開催前に、成功祈願として鈴虫寺に必ず参拝するという。喉を甘やかさないためにも普段からマスクをしない。ペットとして「ケイ（愛称：けぇたん）」という名のチワワを飼っている。『NANA MIZUKI LIVE DIAMOND×FEVER』に出演、『水樹奈々 歌手デビュー10周年記念BOOK! ナナ☆スタ』にも登場している。実家にはシーズー（オス）のけぇたん2号という名前の犬もいる。（母親が命名）名前にちなみ、数字の「7」にこだわりを持っている。2016年7月29日の「ウル虎の夏2016」（阪神甲子園球場）では、「MIZUKI」のネームが入った背番号7のサードユニフォームを着用して登場した。名前の由来は父親が岡田奈々のファンだったからである。水樹という芸名は近藤名奈と混乱を避けるために自身で決めた。口に出すことは少ないが、身長が低いことをそれなりに気にしている。また、胸が小さいことも気にしている。水泳が苦手であり「ビート板」が必須アイテムである。私生活ではかなり行動派で、一人でどこかに出かけることもある。東京に売ってなかったものを探すために仙台市まで行ったこともあり（仙台で探し物は見つかった）、アフレコが早く終わったために新幹線で日帰りで京都市に行ったこともある。「声に関するパフォーマンスならジャンルにこだわらず何でもやってみたい」と考えている。週刊誌『NHKウイークリーステラ』のインタビューで「女優は?」との問いかけに対しても「とんでもない!私は声の表現を追求していきたいです」と答えている。2011年7月、フジテレビNEXTにて放送されたドキュメンタリー番組『水樹奈々 seven pieces』にて、1stライブから歌手としての水樹を大きく支え、数多くの名曲を提供してきた音楽プロデューサーの矢吹俊郎は、水樹に関して「只者ではない感じは（最初から）していた。言われたことをドンドンできてしまう、すごいなと思った。ひたすら努力をするだけだから、機嫌が悪いとか、『今日（は）ちょっと歌いたくない』などと言うこともなかった。（水樹のような人物は）この先もいないのではないか。天才ですね。」と語っている。
当初は歌手を目指して活動していたが、高校2年生からは代々木アニメーション学院で声優の勉強もする。結果として声優としてのデビューのほうが早かった。デビュー作は1998年に発売されたゲーム『NOëL 〜La neige〜』の門倉千紗都役。元々ゲーム好きで作品の存在を知っていたことから志願して初めてのオーディションを受けて役を射止めた。堀越学園を卒業する直前で、本人曰く「ギリギリ間に合った」とのこと。演じるキャタクターは主に少女から女性で、時には少年の声も演じている。役柄としては「気弱で大人しい女性」「活発で型破りな女性」「クールな女性」「二面性のあるキャラクター」「人格そのものが異なる同一のキャラクター」など、様々な声を演じている。『シスタープリンセス』の亞里亞役では、自身の裏声を用いて演技をこなした。2008年以降は『MUSIC JAPAN』『満天☆青空レストラン』など、テレビ番組でナレーションを受け持つ機会も多い。2010年4月には動物専門チャンネル『アニマルプラネット』の番組宣伝ナレーションに起用された。水樹は以前にも『ミーアキャットの世界』（シーズン4）でナレーションを担当した経験がある。自身が出演するアニメの主題歌を担当する事が多い。中には『戦姫絶唱シンフォギア』のように、彼女が声優・歌手として参加することを前提に企画立案されたアニメ作品もある。
帝国劇場は、益田太郎、西野恵之助、渋沢栄一、荘田平五郎、福澤捨次郎、福澤桃介、日比翁助、田中常徳、手塚猛昌が発起人となり、大倉喜八郎が采配を振って設立された日本初の西洋式演劇劇場で、1911年（明治44年）3月1日に竣工式が行われた。横河民輔の設計によるルネサンス建築様式の劇場だった。1912年（大正元年） - 1916年（大正5年)にイタリア人音楽家ローシーを招いてオペラ・バレエを上演したほか、六代目尾上梅幸・七代目松本幸四郎・七代目澤村宗十郎らが専属俳優となり歌舞伎やシェイクスピア劇などを上演。当時の「今日は帝劇、明日は三越」という宣伝文句は流行語にもなり、消費時代の幕開けを象徴する言葉として定着した。川上貞奴が創設した帝国女優養成所を引き継ぐ形で帝国劇場付属技芸学校を設立し、1910年卒業の第一期生をはじめ、多くの女優を生んだ。1923年（大正12年）の大正関東地震（関東大震災）では隣接する警視庁から出た火災により外郭を残して焼け落ちたが、横河民輔により改修され、翌1924年（大正13年）に再開した。1930年（昭和5年）に松竹の経営となり、間もなく洋画封切館に転用。SYチェーン（松竹洋画系）の基幹劇場となった。1939年（昭和14年）、運営会社を東宝が合併し、翌1940年（昭和15年）松竹の賃借期限が切れると共に東宝の手により元の演劇主体の興行形態に戻す。しかし1955年（昭和30年）、舞台に巨大映画スクリーン・シネラマが設置され、再びシネラマ主体の洋画ロードショー用の映画館に転じたが、1964年（昭和39年）から翌年にかけての『アラビアのロレンス』を最後に解体された。現在の複合ビルディング形式の建物は谷口吉郎の設計で1966年（昭和41年）9月29日に落成した。帝劇ビルの一部は落成当時から、石油業界大手の出光興産が本社として使用しており、最上階の9階は同社創業者出光佐三による古美術コレクションを展示する出光美術館（東京館）となっている。1969年（昭和44年）から1984年（昭和59年）まで、『日本レコード大賞』発表会も行われた。現在、年間10作品程度上演している。また大晦日に行なわれる年末ジャンボ宝くじの抽せん会場としても知られた（1977年・1997年 - 1999年・2001年 - 2005年。1978年・1979年は日本劇場で、1980年 - 1996年は東京宝塚劇場で、2000年は新宿コマ劇場で、2006年 - 2009年は東京厚生年金会館で、2010年はメルパルク東京で、2011年 - 2016年は赤坂ACTシアターで、2017年からは東京オペラシティコンサートホールで行われている）。