自幼热爱宝冢歌剧团，与姐姐木南清香一起整天扮演《凡尔赛玫瑰》里的角色，从那时起树立了当女演员的梦想。高中时曾被选为2001年“夏の高校野球PR女子高生”。原先就读宝冢北高中，演艺活动开始后转学到东京。
2001年，木南晴夏在horipro事务所举办的第一届horipro新星选秀中获最高奖。
2002年，在综艺节目“矢部浩之のオファーしちゃいました”中有向矢部浩之推销广告的经历。同年，在“テレ朝エンジェルアイ2002”中被编入女子团体。
2002-2003年，与酒井彩名、阿比留优组建女子团体licca。
2004年，在翻拍剧《不幸的法则》中扮演幸子，荧幕形象开始为大家熟知。
2008年从国学院大学文学系毕业。
2009年在电影《20世纪少年》中扮演小泉响子，得到导演与原作者“几乎一模一样”的评价。
2011年开始，在搞笑奇幻剧《勇者义彦和魔王之城》系列中饰演女主角阿紫。
2013年，在金子修介执导的电影《百年之表》中饰演主角神高凉香，这是木南晴夏第一次主演长篇电影作品。
2015年，出演由松坂桃李主演的电视剧SP《视觉侦探日暮旅人》。
2016年，出演电影《早安秀》。
2017年1月22日，出演由松坂桃李主演的电视剧版《视觉侦探日暮旅人》在日本电视台首播；4月15日，出演SP剧《女人的勋章》在富士电视台首播。
2018年4月17日，出演由杉咲花主演的电视剧《花后晴天～花男NextSeason～》播出。
2019年，出演特别剧《今天，回家。》。7月26日，出演由山田凉介主演的电视剧《蝉男》。11月1日，参演电影《音乐会结束时》上映。12月23日，出演月九剧《夏洛克特别篇》播出。
2010年，木南晴夏与玉木宏通过朋友介绍而认识。2017年，二人因合演日剧《女人的勋章》而擦出爱的火花，秘密交往近2年时间。2018年6月29日，二人正式公布结婚消息。
