1995年，15岁的田中丽奈经爸爸的朋友介绍，加入当地的模特公司，以广告模特的身份出道，先后拍了13个九州地区的广告。 1997年，田中丽奈主演了周防正行监制、矶村一路执导的青春电影《击浪青春》，凭借在片中饰演的苦闷女高中生划船社社员“悦子”，田中丽奈获得了包括第22届日本电影学院奖最佳新人在内的12项新人奖。 1999年8月初，年满19岁的田中丽奈，推出首本写真集《rena@19》，仅一周时间，即卖出了近十万册； 12月18日，与反町隆史、藤原纪香等主演了铃木雅之执导的校园喜剧电影《GTO》，田中丽奈在片中饰演了性格压抑的富家女“桂木绫乃”。 2000年，与原田美枝子、真田广之等主演了爱情电影《初恋》，田中丽奈饰演面对心上人就说不出话来的活泼少女，并凭借该角色获得了第24届日本电影学院奖最佳女主角提名。 2001年，田中丽奈与小泽征悦等主演了由市川准执导的爱情电影《东京金盏花》，并因此获得了第16届高崎电影节最佳女演员奖。 2004年，田中丽奈与中国内地演员韩青、杨烁、曹曦文等主演了中日合拍的青春偶像剧《爱在左，情在右》，该剧是田中丽奈首次主演电视剧； 3月20日，搭档妻夫木聪和伊藤步，主演了行定勋执导的爱情电影《日出前向青春告别》。 2005年，田中丽奈与堤真一、永濑正敏、阿部宽等合作，主演了由实相寺昭雄执导的恐怖电影《姑获鸟之夏》。 2007年4月28日，《GeGeGe的鬼太郎》首部真人电影版上映，田中丽奈在片中饰演了妖怪“猫女”，该片票房达23.4亿日元； 12月22日，田中丽奈在堤真一、阿部宽、和椎名桔平主演的悬疑犯罪电影《魍魉之匣》中出境。 2008年3月15日，搭档福田麻由子、丰川悦司、高岛礼子主演的剧情片《10个约定》上映，田中丽奈饰演成年后的女主角齐藤明莉； 4月20日，爱情电视剧《我的野蛮女友》在TBS电视台首播，田中丽奈在剧中饰演草彅刚的野蛮女友“高见凛子”； 5月31日，田中丽奈首次出演的古装剧《山樱》上映。 2009年8月28日，田中丽奈与德井义实，铃木杏合作，主演了NHK连续剧《派遣的奥斯卡》，在剧中饰演痴迷于漫画主人公奥斯卡的奇怪女性“三泽胜子”； 12月23日，由林太郎执导的动画电影《午夜企鹅》（又名《深夜中的企鹅》）上映，田中丽奈在片中为哥布林妖怪少年“查理”配音。 2010年，田中丽奈与苍井优、铃木京香、竹内结子等主演了剧情片《花》，其在片中扮演了苍井优的二女儿“翠”。 2011年10月28日，由土井裕泰执导，阿部宽、新垣结衣和黑木明纱等联袂出演的《剧场版新参者：麒麟之翼》上映，田中丽奈在片中饰演了掌握关键线索的美女护士“金森登纪子”； 12月10日，由生田斗真、中谷美纪、洼冢洋介主演的古装爱情电影《源氏物语》上映，田中丽奈出演容貌美丽，才华出众，却嫉妒心强的出色女性“六条御息所”。 2012年1月8日，由松山健一、深田恭子、玉木宏等主演的古装历史剧《平清盛》首播，田中丽奈扮演源赖朝的母亲“由良御前”； 3月17日，与阵内孝则主演了由盐屋俊主演的剧情片《播种的旅人》，田中丽奈饰演种茶少女“美野里”； 9月8日，田中丽奈加盟了由松隆子、阿部隆史等主演的剧情片《卖梦的两人》，在片中饰演与父母住在一起的31岁单身OL“棚桥咲月”。 2013年，主演了NHK电视剧《激流～你还记得我吗？～》，饰演文艺杂志的编辑“井上圭子”。 2015年1月8日，出演了由光野道夫执导的爱情伦理剧《美人圈套～残花缭乱～》，饰演与上司陷入不伦恋的“小恶魔”女子“西田里香”； 4月25日，田中丽奈与水谷丰、青木崇高等合作，主演了喜剧电影《王妃之馆》，饰演旅行社女社长“朝霞玲子”。