2003年，成为《Seventeen》的专属模特。同年，凭借电视剧《
美少女战士》中火野丽一角，正式作为女演员出道。2006年5月，出演电影《
间宫兄弟》，这是她首次出演电影。同年6月，出演美国动作电影《
速度与激情3：东京漂移》，饰演Reiko
。9月，二十岁的北川正式离开《
Seventeen》杂志。
2007年10月，主演首部电视连续剧《
抹布女孩》
，该剧获得第55届日剧学院赏特别奖。2008年7月，首次担任富士电视台月九剧的女主角，出演电视剧《
太阳与海的教室》
。2009年7月，参演
山下智久主演的电视剧《
零秒出手》，饰演男主角的恋爱对象白河莉子。2011年10月18日，与樱井翔合作，主演推理题材电视剧《
推理要在晚餐后》，饰演宝生丽子。
2014年7月，出演木村拓哉主演的法律题材电视剧《
律政英雄2》，饰演事务官麻木千佳
。2016年7月，主演
WOWOW电视剧《
卖房子的女人》，饰演房产中介三轩家万智
[5]
。2017年1月，参演改编自作家黑川博行获得直木赏的同名小说电影《
破门：二人的疫病神》，饰演二宫的表妹悠纪
[6]
。2018年，出演NHK大河剧《
西乡殿》
[7]
。2019年1月，主演电视剧《
卖房子的女人的逆袭》
[8]
。
