川岛直美出生于日本爱知县名古屋市，19岁时还在青山学院大学文学科就读时就以歌手身份出道，作为当时有“女大学生”背景的川岛直美很受大家欢迎，出道后除了当歌手，还担任DJ，模特，影视演员。

20岁出演首部电视剧《ただいま放课后II》，30岁出演大河剧《大冈越前》，此后还拍摄了在日本很火的黑帮系列电影《极道之妻：危险的赌注》，从她获得的资源来看并不差，但是自出道以来她却一直是不温不火的状态。

转折出现在1997年，她破尺度出演了电视剧版的《失乐园》，川岛直美扮演因丈夫毫无情趣而出轨的人妻“松原凛子”。这部剧改编自渡边淳的畅销小说，电影版“凛子”由当红女星黑木瞳饰演，黑木瞳因这部电影获奖无数，而川岛直美当时还没什么名气，顶着巨大压力出演完电视剧版《失乐园》后，却获得了不错的成绩，她的人气也剧增。

同年她出演了从影生涯最大尺度的电影《键》，这部电影被翻拍过很多版本，川岛直美拍摄的这个版本尺度最大，川岛直美眉宇间透出哀怨，清苦的气质非常符合原著小说里女主人设，凭借此电影，她成了日本家喻户晓的女演员。

2009年川岛直美嫁给法式蛋糕师铠冢俊彦，两人感情一直不错。2014年川岛直美因胆管癌接受了手术，患病后她仍坚持演艺工作，2015年癌症离世前还计划出演音乐剧《圣诞颂歌》，川岛直美为艺术工作燃烧了自己的一生，这份敬业精神实在让人敬佩。