木南晴夏自幼热爱宝冢歌剧团,与姐姐木南清香一起整天扮演《凡尔赛玫瑰》里的角色,从那时起树立了当女演员的梦想。高中时曾被选为2001年“夏の高校野球PR女子高生”。原先就读宝冢北高中,演艺活动开始后转学到东京。
2001年,木南晴夏在horipro事务所举办的第一届horipro新星选秀中获最高奖。木南晴夏2002年,在综艺节目“矢部浩之のオファーしちゃいました”中有向矢部浩之推销广告的经历。同年,在“テレ朝エンジェルアイ2002”中被编入女子团体。2002-2003年,与酒井彩名,阿比留优组建女子团体licca。2004年,在翻拍剧《不幸的法则》中扮演幸子,荧幕形象开始为大家熟知。2008年从国学院大学文学系毕业。2009年在电影《20世纪少年》中扮演小泉响子,得到导演与原作者“几乎一模一样”的评价。2011年开始,在搞笑奇幻剧《勇者义彦和魔王之城》系列中饰演女主角阿紫。2012年4月17日,参演的电视剧《胜者即是正义》播出。2013年,在金子修介执导的电影《百年之表》中饰演主角神高凉香,这是木南晴夏第一次主演长篇电影作品。2015年,出演由松坂桃李主演的电视剧SP《视觉侦探日暮旅人》。2016年,出演电影《早安秀》。2017年1月22日,出演由松坂桃李主演的电视剧版《视觉侦探日暮旅人》在日本电视台首播；4月15日,出演SP剧《女人的勋章》在富士电视台首播。2018年4月17日,参演由杉咲花主演的电视剧《花后晴天～花男NextSeason～》播出。2019年,参演特别剧《今天,回家。》。7月26日,参演由山田凉介主演的电视剧《蝉男》。11月1日,出演电影《音乐会结束时》上映。12月23日,出演月九剧《夏洛克特别篇》播出。2020年9月,由其主演的电影《完美陌生人》发布一支正式预告,该片定名为《大人的事情》,于2021年1月8日在日本上映。2021年4月8日,参演的电视剧《恋爱漫画家》播出。4月24日,其参演的电视剧《不要哭研修医》播出。7月7日,参演的电视剧《八月在夜晚的击球中心。》播出。2022年1月8日,参演的电视剧《喂帅哥！！》播出；2月23日,出演的日版《来自星星的你》在PrimeVideo独家播出。9月20日,参演的电视剧《闇金ウシジマくん外伝闇金サイハラさん》播出。10月18日,参演的电视剧《成为你的花》播出。2023年1月8日,其参演的穿越类生活喜剧《重启人生》播出。2月3日,参演的电视剧《A2Z》上线播出。3月5日,参演的电视剧《重启人生AnotherStory》播出。10月13日,参演的电影《宽松世代又如何》上映；10月22日,主演的日本电视台日十剧《sexy田中桑》播出。
2010年,木南晴夏与玉木宏通过朋友介绍而认识。2017年,二人因合演日剧《女人的勋章》而擦出爱的火花,秘密交往近2年时间。2018年6月29日,二人正式公布结婚消息。2020年,木南晴夏和玉木宏的第一个孩子已出生,两人升级当爸妈。