出生於紐西蘭威靈頓，父母皆為日本人，10歲隨家人回到日本，2004年在日本電視台同步播映的舞台劇「安妮」中擔任女主角，兩年後通過娛樂綜合企業愛貝克思集團的試鏡，獲得一紙合約，開始在公司內部的音樂舞蹈訓練營接受培訓。2009年首次演出好萊塢電影【忍者刺客】。2012年她成為愛克貝思新組女團ARA成員之一，開始其歌手生涯，該團在2013年初便宣告解散，但之後又以FAKY的主唱身份再次出道，在2018年宣佈退出FAKY，專注在演員事業。
2019年在英國犯罪懸疑劇「義理/恥」中飾演極道頭目的女兒福原榮子，在同年並加入電影【玩命關頭9】的演員陣容，是演韓哥的養女。在演出2002年的Apple TV+影集「柏青哥」以及2023年的傳奇影業怪獸宇宙迷你影集「君主計畫：神祕組織與怪獸之謎」後，澤井杏奈在2024年播映的影集「幕府將軍」中飾演女主角戶田鞠子/瑪莉亞夫人，出色演技廣獲好評，為她贏得金球獎和艾美獎劇情類影集最佳女主角獎。