Mao Inoue kariyerine 5 yaşında annesinin teşviki ve gösteri dünyasındaki ilk yılından sonra aldığı bir hayran mektubuyla çocuk oyuncu olarak başladı. O zamandan beri durmadı. 1987'de Tokyo'nun hemen batısındaki Yokohama'da doğdu. 1999'dan 2003'e kadar Kids War'da ulusal çapta dikkat çekti. Kids War'un bitiminden 2 yıl sonra J-pop grubu Arashi'nin üyeleriyle birlikte Hana Yori Dango'da başrol oynadı. TV Drama Akademisi tarafından En İyi Kadın Oyuncu ödülüne layık görüldü. Arashi üyesi Jun Matsumoto ile romantizm ve hatta evlilik söylentileri kısa sürede yayıldı ve hayranlarını yıllarca heyecanlandırdı. Çıktıkları bildirildi, ancak yetenek ajansları resmi bir birlikteliği engelliyordu. Diğerleri ise bunların sadece tanıtım amaçlı olduğunu düşünüyordu. İkinci sezon & dizisinde rol aldı; ayrıca Check It Out, Yo! ile uzun metrajlı filmlere sıçradı. ile şarkı söylemeye başladı ve kısa süre içinde filmlerinden elde ettiği kazanç nedeniyle 'On Milyar Yenlik Aktris' olarak anılmaya başlandı. Tam zamanlı oyunculuğa devam etmek yerine, 2005 yılında Meiji Üniversitesi'ne gitmek için izin aldı ve 2009 yılında tiyatro ve edebiyat bölümünden mezun oldu. 2011 yapımı Youkame No Semi (Yeniden Doğuş) filmindeki rolü onun için bir başka dönüm noktası oldu ve 35. Japonya Film Akademisi Ödülleri'nde En İyi Kadın Oyuncu Ödülü'nü kazandı. 2011'de her yıl düzenlenen Yeni Yıl Arifesi Şarkı Yarışması Kohaku Uta Gassen'de Kırmızı takıma liderlik etmesi istendi. 2014'te The Snow White Murder Case filminde aktris ve model Nanao ile birlikte dramatik bir mazlumu canlandırdı.