2011年,10歲的山田杏奈在“CIAOGIRL2011☆AUDITION”中獲得最高獎；隨后,加入Amuse事務所,并擔任少女漫畫雜志《CIAO》的專屬模特,從而踏入藝能界。2013年10月,出演刑偵劇《刑警的目光》,在劇中飾演主角成為植物人的女兒夏目繪美,這是她首次作為演員亮相。2015年7月,與田口乙葉共同主演漫改真人劇《12歲。》,她在劇中飾演情竇初開的12歲少女蒼井結(jié)衣,該劇收錄于《CIAO》雜志附贈DVD。2016年6月25日,參演的喜劇電影《早死早投胎之地獄搖滾篇》上映,這是她首次在電影中亮相；12月4日,參演的漫改真人版電視劇《天才麻將少女》播出,飾演麻將部成員染谷真子。2017年2月,參演的電影《天才麻將少女》上映,她在片中繼續(xù)出演染谷真子；同年,她還在《北斗：一個殺人者的回心轉(zhuǎn)意》《不過是先出生的我》《彬與瑛》等電視劇中出演了角色。2018年4月7日,個人首部主演電影《三角草的春天》上映,在片中她扮演了因遭霸凌家破人亡而開始復仇的轉(zhuǎn)學生野咲春花；6月23日,參演的漫改電影《絕對戀愛命令》上映,在片中飾演男主角的青梅竹馬水野麻美；7月7日,主演的電視劇《幸色的一居室》播出,這是她首次擔任電視劇主演,飾演被誘拐后反而獲得幸福的不幸少女幸；8月4日,參演的電視劇《看不見的臉》播出。2019年2月8日,參演的電影《21世紀女子》上映,她在《戀愛干燥劑》部分飾演女主角枝優(yōu)花；5月24日,參演的電影《小小戀歌》上映,并憑借此片獲第41回橫濱電影節(jié)最優(yōu)秀新人獎；6月8日,參演的電視劇《世界奇妙物語2019雨之特別篇》的單元故事《人類的種子》播出；7月6日,參演的電視劇《惡毒女兒?圣潔母親》播出,她在第一,二集中登場；7月20日,出演的電影《五億元的人生》上映；10月10日,與大友花戀雙主演的美食劇《新手姐妹的雙人餐桌》開播；12月13日,參演的懸疑電影《尸人莊殺人事件》上映。2020年1月,參演懸疑劇《10的秘密》；7月10日,出演的刑偵劇《機動搜查隊404》播出,她在第三集中登場；7月17日,出演的古裝奇幻劇《大江戶妖怪物語》播出；9月8日,與玉城TINA共同主演的青春劇《騷動時節(jié)的少女們啊?！凡コ?她在劇中飾演為“性”而煩惱的文藝部成員小野寺和紗；11月6日,與鈴木仁共同主演的電影《透視畫男孩與全景畫女孩》上映,在片中飾演平凡女高中生澀谷春子。山田杏奈2021年1月16日,參演家庭喜劇《寫不出來~編劇吉丸圭佑的沒有條理的生活～》,在劇中飾演主角家的大女兒吉丸繪里花；1月29日,參演的電影《無名世界的終結(jié)》上映；2月5日,與山口麻友共同主演的驚悚電影《樹海村》上映；4月5日,出演的電視劇《來杯咖啡怎么樣》播出,她在第二集登場；8月,出演電視劇《準教授?高槻彰良的推測》,登場于第二集；10月22日,主演的愛情電影《手寫信》上映,在片中她挑戰(zhàn)了女性之間的床戲；12月3日,參演的電影《她喜歡的東西是》上映,在片中飾演隱藏腐女身份的三浦紗枝。2022年2月11日,參演的電影《借來的100天》上線播出,她在片中飾演男主角的青梅竹馬藤枝晶；4月,出演電視劇《邁向未來的10Count》,在劇中飾演拳擊部唯一的女部員水野；5月,出演電視劇《17歲的帝國》；7月,出演熱血校園劇《新?信長公記～同學是戰(zhàn)國武將～》,在劇中飾演唯一不是戰(zhàn)國武將的普通女高中生日下部雅；8月28日,參演的電視劇《鵜頭川村事件》播出；11月,首次挑戰(zhàn)舞臺劇,出演舞臺劇《夏之沙上》；同月,與奧平大兼共同主演的青春推理劇《煞風景的早間首班車》播出。2023年6月30日,主演的電影《山女》上映；10月,參演的電視劇《征稅！~“付不起”有理由~》,在劇中飾演新人征稅吏員百目鬼華子。2024年1月19日,參演的真人漫改電影《黃金神威》上映,飾演阿依努族少女阿希莉帕。

2020年,參加由非盈利性國際組織救助兒童會發(fā)起的#SaveWithStories項目,發(fā)布為孩子們讀故事書的視頻。