白石美帆出生于体育世家，她的父亲以前是个船长，所以才把她取名为“美帆”。从小她就喜欢运动，除了热衷看棒球和排球的比赛之外，还曾经去做过体育竞赛的报导人员，一步一步地进入演艺圈。
2003年，与福山雅治、松岛菜菜子一起合拍日剧《美女或野兽》，白石美帆在该剧中扮演的美丽气象播报员给观众留下了深刻的印象。
2004年，出版个人写真集《Transit》。
2005年7月，出演由伊藤淳史、伊东美咲主演的爱情励志剧《电车男》，凭借剧中男主角的同事阵釜美铃一角获得第46届日剧学院奖最佳女配角奖。同年，白石美帆首度被拔擢担任电影女主角，出演导盲犬电影《贝鲁娜的尾巴》。该片于10月25日在东京电影节首映，2006年9月30日在日本全国公开上映。
2009年2月28日，出演由中井庸友执导、玉山铁二、麻衣子、胜地凉等主演的爱情片《等待幸福》。
2011年4月，搭档永井大主演于29日上映的喜剧片《阪急电车》派生企划——au手机日剧《征志和由纪的故事》。与此同时，她还参演了由武井咲主演的朝日台漫改日剧《明日香高工进行曲》，在其中饰演医务室老师杉崎加奈子。
2017年，参演NHK晨间剧《雏鸟》。
持有营养师专业资格。
2016年11月29日，V6长野博通过官方粉丝俱乐部宣布与白石美帆结婚。
2018年1月13日，白石美帆与长野博向媒体发送联名传真，宣布了她的怀孕消息。5月11日，2人向媒体发表联名传真，宣布长子出生。
日剧学院奖
白石美帆曾主演过《邻人》、《东京爱情电影》等剧集，2003年与福山雅治、松岛菜菜子一起合拍日剧《美女或野兽》，白石美帆在该剧中扮演的美丽气象播报员给观众留下了深刻的印象。
