1984年5月9日，平原绫香出生于东京。祖父是日本爵士乐的先驱平原眠，父亲是萨克斯演奏家平原真，所以平原绫香从小在音乐的熏陶下长大。从6岁开始直到17岁，在松山芭蕾舞团学习古典芭蕾和钢琴。这让她发现了自己对音乐的极度渴求。

初中时，平原绫香加入了学校的管弦乐队，开始吹奏萨克斯。高中时，她就读于洗足学园高中部音乐科，正式学习吹奏萨克斯，也在学校的文化庆典上登台主演了舞台剧《天使情歌2》。最后，平原绫香在洗足学园音乐大学专攻爵士乐的萨克斯。

2003年12月17日，还在读大一的平原绫香以单曲《Jupiter》出道。该曲改编自古斯塔夫·霍尔斯特的《行星》组曲中的第4章《木星——欢乐使者》，刚发行时只是在广播节目里播放，但该曲的关注度不断攀升，并于2004年内获得70万的销量。

2004年12月18日，凭借《Jupiter》获得第37届日本有线大奖“新人奖”。12月31日，凭借《Jupiter》获得日本唱片大奖“新人奖”。同日，首次登上红白歌会，演唱《Jupiter》。

2006年，为冒险游戏《大神》演唱主题曲《Reset》。12月31日，登上第57届红白歌会，并再度演唱《Jupiter》。

2007年，以献唱歌手的角色出演电视剧《结婚宴席～人生中最糟的三小时～》。1月31日，发行专辑《天空》。

2009年5月27日，发行单曲《新世界》。单曲封面中，平原绫香的眼中映出了地球的图像。该曲改编自安东尼·列奥波德·德沃夏克作曲e小调第九交响曲《FromtheNewWorld》第2乐章。作词由平原绫香完成。9月2日，发行古典翻唱专辑《myClassics!》。10月，与藤泽则正共同录制电影《大海》的主题曲《Sailingmylife》。11月，和父亲平原真一同被任命为长崎县品牌大使。

2010年2月，受安德鲁·劳埃德·韦伯指定，为《歌剧魅影》的续篇《真爱不死》演唱主题曲。

2011年1月，为朝日电视台电视剧《心理特搜事件簿》演唱主题曲。她这次演唱的主题曲《离别之曲》是为肖邦的名曲自己配上词，为这部船越英一郎主演的心理学刑警剧锦上添花。

2010年4月24日，参加由北京日本人会、日本国驻华大使馆联合主办的慈善演唱会，与父亲同台演出。