三瓶由布子小学5年级时,当时10岁的三瓶进入剧团若草,开始了舞台剧童星的演艺生涯。2000年,在电视动画《外星BB撞地球》中出演西远寺彷徨,实际上声优出道。随后一直出演少年角色。2005年,在电视动画《交响诗篇》出演兰顿·萨斯顿2006年,在电视动画《樱兰高校男公关部》出演夷川刊,首次出演女角色。2007年5月,因工作重点从舞台剧转向声优和恩师去世的缘故,从剧团若草退团。经过一段自由身时期,在同年11月1日,加入了Productionbaobab。2008年3月,大学毕业。2009年12月,与小清水亚美组成声优组合“±ふぃに”。2011年9月,与小清水亚美,折笠爱共同退出Productionbaobab。2011年10月,加入AXL-ONE。2013年2月28日生日当天,在本人博客宣布结婚,丈夫为圈外人。2014年10月1日,在博客宣布了自己的第一个孩子诞生的消息。2019年获第13届声优奖主演女优赏。