プロレスから離れて総合格闘技のシューティング（現：修斗）を設立して、その発展に尽力していた佐山聡は1994年7月にヒクソン・グレイシーを日本に初めて招聘してバーリトゥード大会に参戦させるなど格闘技ブームの一翼を担い格闘技界で独自の地位を築いていた。アントニオ猪木は、この流れに乗じる形で疎遠になっていた佐山と師弟関係を理由に和解して1996年に「世界格闘技連合（せかいかくとうぎれんごう）」を発足。その内容は世界規模の格闘技統一組織というものであった。猪木が度々行う壮大な計画であったがバルセロナ五輪銀メダリストで全日本柔道選手権優勝7回の実績を誇る柔道家の小川直也をプロ格闘家としてデビューさせて看板選手に育成して海外の格闘家達と対戦させることを画策。佐山をトレーナー兼参謀役として招き全国各地で合宿をしてトレーニングを積んだ。
U.F.O.（ユー・エフ・オー）は、アントニオ猪木が設立した総合格闘技の統一組織（当初は世界規模の格闘技統一組織を目指して創設されたが実質的にはプロレス団体として活動していた）。正式名称はユニバーサル・ファイティングアーツ・オーガニゼーション。日本名は世界格闘技連盟（せかいかくとうぎれんめい）。
1993年4月に高知市立城北中学校に入学した。陸上部に所属して、走り高跳びの選手として県大会で2位入賞を果たした。プロ野球選手の藤川球児投手（阪神タイガース）は中学時代の同級生である。幼少期より芸能界への憧れを持ち、1994年に第1回クレアラシル「ぴかぴかフェイスコンテスト」でグランプリを受賞し、翌1995年に同CMでデビュー。その後、グリコ乳業「Bigヨーグルト健康」P&G、NTTドコモ、明治製菓など数々のCMに出演する。中でも1994年に出演したNTTドコモポケベルのCM「広末涼子、ポケベルはじめる」で一躍有名になる。翌年の1995年に『ハートにS』でドラマデビュー。1996年4月に品川女子学院高等部に入学した。進学を機に高知から上京して、横浜の叔母夫婦宅で暮らし始める。同年9月30日に 初写真集の『H』『R』を同時発売。出版科学研究所調べ、2003年6月までの集計で46万8000部（2冊計）のベストセラー。続く1998年のセカンド写真集『No Make』も同集計で26万部を記録した。1997年4月15日に竹内まりやプロデュースによる「MajiでKoiする5秒前」で歌手デビューし、約60万枚のヒットを記録。続く岡本真夜プロデュースのセカンドシングル「大スキ!」もオリコン1位を獲得し、同曲で同年『第48回NHK紅白歌合戦』に初出場を果たした。女性アイドル歌手がデビュー年に紅白に出場したのは1980年の松田聖子・岩崎良美以来17年ぶりのことである。同年にファンクラブ「RHフレンドル」発足（2008年12月に解散）1996年7月発行の第1号を皮切りに年4回ファンクラブ会報を発行していた。また同年の7月26日に原将人監督による『20世紀ノスタルジア』で映画初主演。同作での演技により、映画賞の新人賞を総なめにした。翌年の1998年10月10日 に『銀河の約束』で初舞台。1998年11月25日に早稲田大学教育学部国語国文学科に自己推薦入試で合格。翌年の 1999年2月6日に初コンサート『RH DEBUT TOUR 1999』を日本武道館、名古屋レインボーホール、大阪城ホールの3か所で行う。その後は女優業に専念するため、2002年2月27日ベストアルバム「広末涼子 Perfect Collection」の発売を最後に音楽活動を休止する。1999年4月に早稲田大学教育学部に入学するも、3か月間登校しなかったため批判が集まる。3か月後の初登校時はマスコミが100人以上集まる騒動となった。同年の1999年に映画『秘密』に主演。シッチェス・カタルーニャ国際映画祭最優秀主演女優賞を受賞。同年は映画『鉄道員』にも出演している。2001年7月に主演したフジテレビのドラマ『できちゃった結婚』の収録期間中での奇行が報じられる。詳細は『できちゃった結婚 (テレビドラマ)#エピソード』を参照。2003年10月6日 に「女優業に専念したい」との理由で早稲田大学を退学した。2003年12月15日にモデルの岡沢高宏との結婚を発表して、12月17日のYahoo!チャットイベント開催後に産休に入る。2004年1月17日に岡沢との結婚式・披露宴を挙行、4月10日に長男を出産。2005年7月 - フジテレビ月9ドラマ『スローダンス』で女優復帰。2005年7月15日に元横綱・朝青龍とともに「高知県観光親善大使」に任命される。2006年11月1日にACC CMフェスティバル贈賞式に出席。出演している資生堂「TSUBAKI」のCMが演技賞を受賞した。 2008年3月13日に自身のホームページにて岡沢と離婚したことを公表した。2008年9月2日に出演した映画『おくりびと』が、第32回モントリオール世界映画祭でグランプリを受賞。また、第81回アカデミー賞授賞式で『おくりびと』が外国語映画賞を受賞。広末も授賞式に出席し、監督の滝田洋二郎、共演の本木雅弘、余貴美子らとともに壇上に立った。また、自身もヨコハマ映画祭最優秀助演女優賞を受賞した。2010年10月8日にキャンドルアーティストのCandle JUNEとできちゃった再婚。2011年3月22日、公式サイトにて次男の出産を発表。2011年にThe Best of Beauty 2011を、牧瀬里穂、戸田恵梨香、溝端淳平、剛力彩芽とともに受賞。2015年7月17日に第3子女児の出産を報告。なお、この第3子妊娠に伴い出演予定であったNHK大河ドラマ『花燃ゆ』の出演を辞退。2016年に第29回日本メガネベストドレッサー賞・芸能界部門（女性）を受賞。2017年5月29日放送分のフジテレビ系『貴族探偵』第7話で、約10年ぶりとなる月9ドラマ出演を果たす。