2011年4月，黑岛结菜报名参加了冲绳WILLCOM株式会社举办的企业形象代言女孩甄选，并获得了冲绳美少女图鉴奖。此后，她开始在当地参与模特活动，并接拍了各种平面和电视广告。

2012年，还未正式以演员身份出道的黑岛结菜成为了NHK教育综艺节目《テストの花道》的固定班底，并于同年出演了冲绳回归40周年纪念电影《燃烧的向日葵》，这是她的首部电影作品。随后，黑岛结菜因在NTTDocomo的广告微电影《思念》中饰演一位默默等待男友的清纯女孩而在网络上赢得颇高的搜索量和曝光度。

2013年，黑岛结菜与佐佐木希、小林飒、青柳翔等人共同出演现代恐怖电影《咒怨：终结的开始》。

2014年，黑岛结菜与柳乐优弥、山本美月、安田显联袂主演了根据同名漫画改编的青春励志喜剧《青色火焰》，并在剧中饰演了拍肩狂魔且非常仰慕男主角焰燃的萌学妹津田洋美；同年，黑岛结菜还与中村友理、叶山奖之、竹财辉之助合作出演了青春治愈系剧《十七岁》；并成为了某女装品牌的代言人，她也一步步踏上了成为专业艺人之路；与此同时，她还在与锦户亮、满岛光、永山绚斗等人联袂主演的校园青春喜剧《对不起青春》中饰演了成绩优异且言辞十分犀利的学生会会长中井贵子，黑岛结菜也凭借此角色开始在影视领域崭露头角；随后，黑岛结菜又与众多艺人共同出演了NHK制作的第54部大河剧《花燃》，并在剧中饰演了高杉晋作之妻高杉雅；此外，黑岛结菜还出演了NHK电视台出品的第91部晨间剧《阿政》；与有村架纯、福士苍汰、山田裕贵合作出演了根据同名漫画改编的青春纯爱片《闪烁的爱情》；以及，在与小关裕太、叶山奖之、山形匠联袂主演的校园美食青春片《明日若至》中饰演了清纯可人的女主角佐佐木美希。

2015年，黑岛结菜成为了可尔必思广告的形象代言人；同年4月，黑岛结菜与山口智充、户田惠梨香、小出惠介共同主演的动物题材电视剧《奇迹动物园2015：生命的接力棒》在日本播出；6月，其主演的恐怖剧情片《咒怨：完结篇》上映；与此同时，她与冈田将生、染谷将太、松冈茉优等人合作出演的科幻动作片《流浪者年代记》同样在日本上映，黑岛结菜则在片中饰演了拥有雷达电波探听超能力的美丽少女碧；随后，黑岛结菜又与阿部宽、中村苍联袂出演了年代励志剧《第一列电车运行》，并在剧中饰演了坚强不屈的电车驾驶员雨田丰子；7月，黑岛结菜还与波瑠、入江甚仪、叶山奖之合作出演了根本自同名小说的都市爱情片《在流星消失之前》；此外，黑岛结菜还出演了现代剧情片《欺诈计划》；以及，与小出惠介搭档出演了现代舞台剧《虹与大理石》；而她与锦户亮、比嘉爱未联合出演的漫改穿越剧《武士老师》亦在日本朝日电视台播出。

2016年，与东出昌大共同主演电视剧SP《再见德彪西~钢琴家侦探岬洋介》；黑岛结菜主演了翻拍版奇幻剧《穿越时空的少女》；4月，其出演的现代动作剧《暗夜英雄NAOTO》播出；同年，她还参演了《妖怪手表》系列的第三部剧场版《妖怪手表飞上天空的鲸鱼与双重世界的大冒险喵！》；9月24日，黑岛结菜出演的古装家庭剧《夏目漱石之妻》播出。

2017年，黑岛结菜主演了真人版电影《主角就是我》；9月23日，其主演的真人日剧《战国跑女行》开播。

2018年，黑岛结菜主演了日剧《跑女战国行SP~超时空爱恋再启~》；同年，她还出演了堤幸彦执导的剧情片《十二个想死去的孩子》；8月4日，参演的电视剧《看不见的脸》上映，饰演六道菜菜美。

2019年，与永濑廉共同主演富士台特别剧《FLY!BOYS,FLY!我们开始成为CA》。10月16日，参演电视剧《死役所》播出。

2020年，出演由户田惠梨香主演的晨间剧《绯红》。

日本电影学院奖

• 2020第43届日本电影学院奖最佳新演员奖默片解说员（提名）

曾拍摄过众多知名广告的黑岛结菜，在连续出演《青色火焰》等日剧和《闪烁的爱情》等电影后，日渐成为了日本演艺圈炙手可热的新星之一。

黑岛结菜的演技在业内评价颇高，形象上则给人留下了十分坚强有活力的印象，她的容貌更是当下流行的粗眉美少女风格，种种这些都给她加分不少，而出任可尔必思代言人也让她的人气与事业都更上了一层楼。