木下优树菜有两个较年长的姐姐。2001年十三岁时曾参加早安少女组第五期征选，但在最终征选时未能在9人之中出线。
2006年，在涩谷被星探发掘，并签入现在的经纪公司。2007年，成为泳装专卖店三爱的代言女郎，并开始投入写真偶像的工作，后来更因为成为富士电视台猜谜节目QUIZ!HEXAGON II的固定班底而打开知名度。其打招呼时用的口头禅“Choris”（チョリース）在青少年间非常流行，也入选2008年日本新语、流行语大赏。同年，开始在少女杂志《PINKY》担任3个月的实习模特，到5月号成为其专属模特。同年首次以女演员身份初次亮相日剧《ハチワンダイバー》（81diver）。
2010年8月31日，与年长17岁的搞笑组合FUJIWARA成员藤本敏史宣布已注册结婚，并于该年的12月举行婚礼。
