波多野结衣最初是拍摄东京流仪62时被发掘的,2008年,开始从事AV出演。11月入籍H.M.P公司,成为H.M.P的素人,但是不久便被H.M.P公司雪藏,随后在BeFree公司发行过两部影片,又转投了ATTACKER公司,之后再签约SKYHIGH公司。2009年9月9日,波多野结衣在SKYHIGH公司的精心包装下,波多野结衣重新回到观众的视线。2012年3月,波多野结衣出席第九届上海国际成人展开幕。7月,她参加第二届台湾成人博览会。2012年,和另外两名AV女优成濑心美和藤北彩香一同到台湾参加第二届台湾成人博览会。3月,波多野结衣开通新浪微博,并于3月13日发布了第一条微博并向中国的网友打招呼。2013年9月27日,波多野结衣带着她的写真集《天使波多野结衣：盛爱写真》到中国台湾宣传,在台停留四天,进行签书会及粉丝拍照会。10月,波多野结衣参演韩琰执导的微电影《搜神记》,微电影于10月24日正式在爱奇艺,土豆,酷6,PPTV等视频平台上映,上映首日总点击即破百万。11月,波多野结衣与艺人董成鹏出演网络剧《屌丝男士2》。2014年1月,上海一家游戏公司日前举办年会活动,请来有波多野结衣站台。3月,由日本CS成人广播促进协会与成人节目伦理委员会主办的“2014年天空成人放送大赏”于5日晚举办了颁奖典礼,波多野结衣获得“年度最佳AV女优”奖。2015年搭档李康生出演台湾电影《沙西米》。2016年波多野结衣亚冠助阵苏宁战东京晒球衣+围巾。
2015年8月26日,波多野结衣代言台湾悠游卡公司悠游卡,将发行3万张性感悠游卡。并制作天使与魔鬼系列服装,由波多野结衣分别穿着白色及黑色的低胸及露背洋装拍摄,制作成2款悠游卡各1万5000张,共3万张,将以公益名义贩卖。
波多野结衣酷似名模林志玲的外形让她获得了“暗黑志玲”的称号。出演的微电影《搜神记》也受到很多人的喜爱。