土屋太凤从小就学习古典芭蕾和日本舞蹈。2005年，参加了角川映画、索尼音乐、Yahoo！JAPAN共同举办的选秀活动“Miss. Phoenix”，从3万7789名候选者中脱颖而出获得审查员特别奖，并由此走上了演艺之路。

2008年，土屋太凤通过参演电影《东京奏鸣曲》展开了个人的演艺生涯；同年，土屋太凤成为杂誌《Hana*chu→》的专属模特。

2009年，土屋太凤出演了由须贺健太主演的漫改喜剧电影《钓鱼迷三平》，并在剧中饰演了拥有超高人气男主的好友“由利”这一重要角色。

2010年，参演福山雅治主演的大河剧《龙马传》，在剧中扮演了“坂本乙女”的少女时期，这也是土屋首次出演的电视剧角色；同年，在特摄电影《赛罗奥特曼THEMOVIE超决战贝利亚银河帝国》中扮演爱斯美拉达星第二任王女“艾美拉娜·鲁鲁德·爱斯美拉达公主”。

2011年，土屋太凤出演了长谷川博己主演的校园剧《铃木老师》，在剧中饰演了高人气的美丽女学生“小川苏美”；8月，在川口春奈主演的漫改喜剧《樱兰高校男公关部》的第四集中扮演了“宝积寺莲华”一角；接着加盟了井上真央主演的晨间剧《太阳公公》（第19周- 第25周）；然后与堺雅人、中村狮童、福斯诚治联合出演的时代电影《太阳的遗产》在日本上映。

2012年，土屋太凤出演了内野圣阳主演的日剧SP《忠臣藏～义和爱》；7月，参演了荣仓奈奈主演的社会剧情片《暗黑女教师》，并在剧中饰演了一名女学生“松本栞”；同年，土屋太凤还担任了电影《果てぬ村のミナ》的主演。

2013年1月，《铃木老师》电影版在日本首映；3月，土屋太凤从高中毕业；同年4月，就读于日本女子体育大学体育学部；同时还参演了泷泽秀明主演的美食治癒剧《深夜烘焙坊》；7月，与樱庭奈奈美、铃木胜大、工藤绫乃等人联合出演了暗黑系日剧《LIMIT》；10月，土屋太凤主演的悬疑惊悚电影《ARCANA》在日本上映；12月，与吉泽亮 、 清水富美加、吉田羊共同出演的悬疑剧情片《赤赤炼恋》在日本上映。

2014年，土屋太凤出演了田中美佐子主演的灵魂互换题材电视剧《今夜只想拥抱爱》；5月，出演了吉高由里子主演的晨间剧《花子与安妮》，在剧中饰演女主的妹妹“安东桃”一角；7月，土屋太凤从2020人的甄选中脱颖而出，获得主演NHK晨间剧《希》的机会，这也是其第三次参与晨间剧的拍摄；8月，与佐藤健、武井咲、伊势谷友介共同出演了漫改动作电影《浪客剑心：京都大火篇》，并因在剧中饰演了密探少女“卷町操”而受到关注；接着，与森川葵、青山美乡、藤原季节共同出演的惊悚恐怖电影《人狼游戏2：野兽阵营》在日本上映；9月，出演的电影《浪客剑心：传说的完结篇》在日本上映。

2015年3月，主演的NHK晨间剧《希》在日本首播；4月20日，与音乐组合可苦可乐合作的PV《hana》公开；10月，与冈田準一、荣仓奈奈、田中圭共同出演的动作科幻电影《图书馆战争2：最后的任务》在日本上映；接着与阿部宽共同出演了池井户润的经典作品《下町火箭》，二人在剧中首演父女；11月9日，在东京都内出席了“年度最佳笑脸2015”的颁奖仪式；12月，搭档山崎贤人共同主演的漫改纯爱真人版电影《orange》在日本上映，饰演因收到来自未来信件而全力拯救心爱之人的女主角“高宫菜穗”，并凭藉该片获得了第39届日本电影学院赏新人演员奖 ；同时担任了来年1月7日在富士台播出的动画《只有我不在的街道》的声优，为国小时代的主人公“藤沼悟”配音；同月31日，担任了NHK第66届红白歌合战的审查员；此外，土屋太凤还在Oricon网站公布的“2015年爆红女演员”排行榜上获得第2名。

2016年，改编自河原和音创作的少女漫画《青空吶喊》的真人版电影公布了主要卡司，土屋太凤饰演女主角“小野翼”；1月17日，与音乐组合GReeeeN合作的MV《梦》公开；1月20日，在东京都内出席了”保龄球传媒大奖“的获奖仪式；2月4日，土屋太凤获得了日本电影和电视製片人协会颁发的的黄金飞翔奖新人奖；3月，主演了由东野圭吾同名小说改编的悬疑日剧《布穀鸟的蛋是谁的》；同时在与福斯苍汰联袂出演漫改日剧《我来接您了》中扮演了直爽的女子“阿熊幸”；此外还出演了澳大利亚女歌手SIA新专辑《This Is Acting》中收录曲目《Alive》的日本版宣传MV，并在拍摄中展现出色的舞蹈实力；6月，与龟梨和也联袂出演来年春季上映的漫改电影《P与JK》，二人在片中饰演一对因相亲而相识的新婚夫妇；7月，确定主演来年上映的喜剧电影《鸟女》，首次挑战吐槽不断的毒舌女大学生形象；9月，主演漫改爱情电影《哥哥太爱我了怎幺办》真人版；10月，与织田裕二、藤冈靛、中谷美纪联袂出演悬疑推理日剧《IQ246~华丽的事件簿~》。

2017年4月，主演的《哥哥太爱我了怎幺办》电视剧版在日本电视台深夜档播出；5月，搭档菅田将晖联袂主演漫改爱情电影《邻座的怪同学》，该片于2018年在日本上映；同年，土屋太凤还与佐藤健双主演了根据真实故事改编的温情电影《跨越8年的新娘》，二人在片中饰演一对与病魔作斗争的夫妻。与芳根京子共同主演由佐藤祐市执导的电影《累》，该片定于2018年上映。

2018年，与北村匠海主演漫改电影《守望春天的我们》饰演女主角春野美月。出演阿部宽主演电视剧《下町火箭》饰演利菜。主演读卖电视台建台60周年纪念特别剧《约定的舞台~两人穿越时空的歌~》，2019年春季播出。

2019年，为3月22日在日本上映的好莱坞电影《大黄蜂（Bumblebee）》日本版配音。出演富士电视台建台60周年的特别剧《砂之器》。

土屋太凤是富有才能的女演员。（龟梨和也评）“第一次看到她，就觉得她眼睛里充满了力量，意志很坚强。让她来演由利（《钓鱼迷三平》中角色）会很有趣。当然，我对她的将来也很期待”。（泷田洋二郎导演评）土屋作为新生派演员中的佼佼者，无论是果敢挑战激烈动作戏还是西洋糕点师，在不同的角色类型中逐渐成长为年轻演员中较有个性的一位。（网易娱乐评）

土屋太凤以认真活力的少女路线给人留下了非常深刻的印象。（搜狐娱乐评）曾被评价为“眼睛里充满力量”，她的角色大多也具有坚强的品质。在动画《只有我不存在的城市》里为幼年期的男主角配音，鲜明的声线广受好评。（新浪娱乐评）纯粹、直接、天真烂漫。作为NHK晨间剧的招牌，无可挑剔的明亮印象。在之前的晨间剧《花子与安妮》中，土屋饰演的主人公妹妹展示出了不俗的演技，获得NHK内外的高度评价。（朝日新闻中文网评）