2004年，木村文乃参加了DHC电影《亚当》的女主角试镜，从3074人中脱颖而出并由此出道；最初出道时加入的经纪公司为Frontier Corporation。

2005年起，开始连续两年担任日本专业保龄球协会“DHC女子公开赛之旅”的形象大使；2006年1月13日，获得了日本保龄球馆协会举办的第13届保龄球传媒大赏个人奖；5月13日，主演的电影《风之音》在日本上映；11月，参演NHK大河剧《功名十字路口》，这是其初次参与电视剧的演出；同年，还作为了保龄球协会亲善大使，出席了Indy japan赛车比赛的一系列活动。

2008年，在三仓佳奈主演的NHK晨间剧《だんだん》里扮演女主角的竞争对手舞妓“凉乃”。2009年，木村文乃曾一度兴起引退的念头，并开始在餐厅和医院柜台打工。

2010年，被Tistone Entertainment娱乐经纪公司相中，重新回到戏剧圈；2010年春天，移籍至TristoneEntertainment 事务所[7]；同年在日剧《虹色夏恋》和《完美报告》里饰演配角。

2011年4月，因演出化妆品电视广告而被人熟知，并由此连续担任4支广告的代言人，尤其是同年7月和桑田佳祐合作的NTT DOCOMO广告，获得极佳好感度；9月23日，参演的剧情片《极道饭》在日本首映；10月，在荣仓奈奈主演的伦理日剧《蜜之味》中饰演中国留学生“赖阳华”。

2012年4月7日，搭档滨田岳联袂出演的剧情片《洋芋片》在日本上映；6月，出演堀北真希主演的NHK晨间剧《小梅医生》（第10周至最终周），饰演女主角小梅的大嫂”下村（野岛）静子”；7月2日，与多部未华子、小池彻平、山本耕史联袂出演的推理喜剧《浪花少年侦探团》在TBS电视台首播，在剧中扮演大路小学的音乐老师“榛名美佳”；10月，在与生田斗真、真木阳子、香椎由宇合作出演的励志剧《迟开的向日葵》中饰演了市议员的女儿”今井春菜”；12月，参演的漫改爱情电影《今天开始恋爱吧》在日本首映。

2013年3月，出演WOWOW制作的深夜剧《索多玛的苹果》，饰演具有男性恐惧症的外叶社记者”设乐万里”；4月，在与长谷川博己、稻森泉、青柳翔联合出演的医疗剧《云之阶梯》中扮演大型医院院长的女儿”田坂亚希子”；10月，搭档中丸雄一联袂出演TBS电视台秋季深夜剧《变身访问者的忧郁》；11月9日，发行个人的第一本写真集《ふみの》；11月22日，参演的爱情电影《一切从遇见你开始》在日本上映。

2014年1月，木村文乃凭借在13年出演的2部电影、6部电视剧获得了日本电影和电视制片人协会颁发的飞翔黄金奖（新人奖）；同时还加盟了芦田爱菜主演的社会剧《明天妈妈不在》；2月8日，与竹野内丰、尾野真千子、成海璃子联袂出演的爱情电影《西野的恋爱与冒险》在日本上映，在片中饰演男主角西野幸彦的邻居“小玉”；4月5日，搭档玉森裕太出演的《世界奇妙物语2014年春季特别篇》中的单元故事《废柴的他与可爱的她》在富士电视台播出；4月29日，出演蜷川幸雄执导的舞台剧《别让我走》，为个人演艺生涯首次出演舞台剧；10月1日，与山下智久联合出演的SP特别剧《心理学家成海朔的挑战：少女为何必须失忆？》在日本电视台播出；10月4日，搭档水川麻美共同主演的剧情片《太阳坐落之处》在日本首映，在片中饰演光鲜亮丽的女明星“今日子”。

2015年1月，在草剪刚主演的漫改日剧《钱的战争》中饰演男主角的前未婚妻，并凭借该剧获得了第18届日刊体育日剧赏助演女优奖；4月，搭档檀丽、长谷川京子、贯地谷诗穗梨联袂出演社会剧《母亲游戏：她们的阶级》，饰演离婚后带着孩子的单亲妈妈”蒲原希子”，这也是其出道10年以来首次担任电视剧的主演[6]；5月23日，与松田翔太、前田敦子合作出演的悬疑爱情片《爱的成人式》在日本上映；8月，主演日本WOWOW电视台出品的悬疑日剧《石之茧》，在剧中首次挑战女刑警角色；9月5日，参演的漫改电影《小菜一碟》在日本上映；10月，加盟富士台火十档刑侦剧《警报：刑警·女友·完全恶女》，与松坂桃李四度合作；12月2日，出席了在东京都内举办的“2015 Best Beauty Award”颁奖仪式，和松下奈绪、菊池桃子一起获选“年度最美”；同年，木村文乃还在oricon网站公信榜“2015年爆红女演员名单”上获得第九名。

2016年1月15日，担任旁白配音的电影《シーズンズ2万年の地球旅行》在日本上映；2月6日，搭档小出惠介联袂出演的剧情片《十字架》在日本首映，二人在片中饰演因背负同班同学被欺凌而自杀这一沉重“十字架”而活下去的主人公；3月，加盟绫濑遥领衔主演的NHK90周年幻想大河剧《精灵守护者》；7月，在向井理主演的推理喜剧《拥有神之舌的男人》中饰演了和主人公一起旅行的怪女孩“翁棺墓光”；10月，接拍漫改悬疑电影《羊之木》，该片于2018年上映；11月，主演WOWOW台刑事剧《石之茧》的续集《水晶的鼓动》，继续扮演女刑警“如月塔子”。

2017年1月，在与木村拓哉、竹内结子、松山健一等人合作出演的医疗剧《A LIFE～深爱的你～》里饰演了性格傲慢但技术高超的护士“柴田由纪”；4月，参演龟梨和也主演的爱情喜剧《我命中注定的人》；5月，出演的犯罪悬疑电影《追忆》在日本上映。7月，参演冈田将生主演的电影《伊藤君AtoE》。出演《校阅女孩·河野悦子》秋季SP。主演TBS深夜剧《伊藤君A to E》，该剧作为木村文乃与冈田将生双主演的同名电影《伊藤君A to E》衍生剧，从8月1日开始播出，全剧共8集。11月，出演由菅田将晖和桐谷健太共同主演的电影《火花》在日本上映。

2018年，出演《99.9-刑事专业律师-第二季》，扮演律师尾崎舞子，凭借该剧获得第96届日剧学院赏最佳女配角。和松田翔太将共同主演TBS台人气刑事剧《SPEC》系列的最新篇《SICK’S 恕乃抄~内阁情报调查室特务事项专职系事件簿~》。8月24日，参与配音的动画电影《小小的英雄 螃蟹与蛋与透明人》在日本上映。

2019年3月25日，主演的电视剧《大奥 最终章》播出，在剧中饰演久免。6月21日，参演的电影《杀手寓言》在日本上映，在剧中饰演佐藤洋子。8月31日，主演的电视剧《诈欺刑警》在NHK播出，在剧中饰演今宫。10月17日，参演的电视剧《蝶之力学 杀人分析班》在WOWOW播出，在剧中饰演如月塔子。

2020年1月19日，参演的电视剧《麒麟来了》在NHK电视台播出，在剧中饰演熙子。