从出生到十二岁，香椎由宇都生活在新加坡，在那里读完了小学才回到日本。

2001年，成了平面模特，出现在少女时尚杂志《mcSister》之上。不久后，她又当上了旁氏DOUBLEWHITE系列护肤品的广告女郎。

2004年，她被选中在战争大片《暴风女神》中担任关键角色。该片汇集了小说家福井晴敏、金牌制作人龟山千广、名导演樋口真嗣等一干精英，主演阵容则包括了役所广司、妻夫木聪等，然而在片中扮演德日混血美少女的香椎此前只在两部电视剧中有过一点表演经验。

2005年是香椎在影坛站稳脚跟并打开局面的一年，这年有四部她出演的电影上映，除了《暴风女神》，还有《琳达琳达》、《大停电之夜》和《笨贼丧擒救世主》，她凭借《琳达琳达》中的不俗表现获得了山路文子电影新人奖。

2006年7月8日，参与拍摄的电视剧《我的老板，我的英雄》在日本首播。9月16日，与小田切让、高田纯次、光石研主演的电影《国宝山椒鱼》在日本上映。

2007年1月8日，与速水重道主演的电视剧《东京塔》在日本首播，饰演佐佐木真奈美。1月27日，参与拍摄的电影《梦十夜》在日本上映。4月3日，主演的电影《地球上只有我们两人》在德国上映。4月4日，参与拍摄的电影《黄色的眼泪》在日本上映。4月至7月期间，由于大学课程关系须于加拿大留学三个月进行语言留学研修，艺能活动暂停。10月，艺能活动重开，并演出电视剧《有闲俱乐部》。10月27日，与玉山铁二、洼冢俊介主演的电影《午夜进行曲》在日本上映，饰演黑川千惠。12月17日，参与拍摄的电视剧真人版《名侦探柯南》在日本首播。

2008年10月20日，与堀北真希、北川悠仁、大众诚治主演的电视剧《爱无罪》在日本首播，饰演樱井美月。12月6日，参与拍摄电影《252发现幸存者》日本上映。

2009年2月23日，与加藤罗莎、释由美子、水川麻美主演的电视剧《各血型女人结婚的方法》在日本首播。4月17日，与松田翔太、木村祐一主演的电视剧《名侦探守则》在日本首播。

2010年5月22日，参与拍摄电影的《热血拳击》在日本首映，饰演高津耀子。10月18日，与伊藤淳史、井浦新、柄本明主演电视剧《森林的牵牛花》在日本首播。

2012年7月16日，与洼田正孝、尾原光、千代将太主演的电视剧《走马灯株式会社》在日本首播。

2013年拍摄电视剧《黑教练》期间，因妊娠反应不得不退出剧组，香椎由宇在剧中饰演神奈川县警察特别科学搜查研究所的法医学研究员泽真智子。

2014年，参演绫濑遥主演的爱情剧《今天不上班》。

家庭

香椎的祖父是美国记者，爸爸香椎俊本（混血）是英国某财团的副总裁，英籍授勋爵士。

感情

小田切让和香椎由宇2006年合拍电影《国宝山椒鱼》时相恋，2007年12月7日召开发布会宣布婚讯，2008年2月16日结婚。2011年2月8日，长子出生。2014年4月18日，次子出生，母子健康。2016年，怀上第三个孩子，在夏秋之交家族就将再添新成员。

次子夭折

2015年4月24日，香椎由宇和老公小田切让通过经纪公司发布联合声明，年仅一岁的次子因肠闭塞于20日夭折。

喜怀三胎

2016年8月22日，小田切让与香椎由宇的第三个儿子顺利出生，母子平安。

香椎由宇有着大眼睛、窄鼻梁、纤细鼻翼、清晰眉形，是人们眼中五官最标准的美人。

香椎由宇是出名的美女，被称为是100万人里才出1个的“脸型完全左右对称”，甚至连外国的学者都对她产生了兴趣。

2012年7月，继老公小田切让的主演日剧《家族之歌》被质疑抄袭之后，这次妻子香椎由宇主演的最新日剧《走马灯株式会社》也被指涉嫌剽窃，《朝日艺能》杂志报道了这一事件。