木村佳乃出生于英国伦敦，父亲是航空公司的高管，家境富裕，她从小就是又美丽又有钱，见多识广，让人羡慕的千金大小姐。中学一年级因父亲工作调动随家人搬去美国。在美国期间，祖母推荐她参与了百老汇的音乐剧演出，这场表演也奠定她后来成为女演员的基础。

初中毕业后，她回到日本念高中，参加了各种艺能界招募活动。早期从事过模特工作，念大学期间一次偶然的机会经朋友介绍进入“Top Coat”事务所。于是，1996年出演首部电视剧《元気をあげる～救命救急医物语》正式出道。次年参演97版电影《失乐园》，凭借出色的演技获日本电影学院奖最佳新人奖。

此后，她与日本许多当红演员都有过合作，如：中居正广，竹野内丰、反町隆史、福山雅治、柏原崇等。独特的表演创意以及过人的才气让她在圈内深受欢迎，随着时间的沉淀，她不断打磨自己的演技，挑战各种不同类型的角色，表演技巧也逐渐成熟。

2010年对于木村佳乃是非常重要的一年，事业方面，她出演电影《告白》获得蓝丝带奖最佳女配角奖，生活方面，她与男友东山纪之对外公布婚讯登记结婚，婚后两人育有一女。2012年孩子还未满周岁，东山纪之就被爆出深夜密会巨乳女星的传闻，事后遭到否认。两人婚姻也未被此事件影响。