1997年8月，在第7屆全日本國民的美少女比賽中獲得審査員特別賞。1999年7月，成為四人組合Z-1的一員開始登台。2000年，在富士電視台劇集『涙をふいて』中首次作為女演員登場，以後亦有在不同的電視劇及電影演出。在2001年出演的『3年B組金八先生』（東京放送）第6集，飾演抱有性別認同障礙問題的中學生「鶴本直」，一躍成名，精彩的演技獲得武田鐵矢的稱讚，武田鐵矢更在接受訪問時表示上戶彩是「平成的山口百惠」。

在音樂方面，2002年停止了有關Z-1的活動，並在8月推出單曲『Pureness』，開始了以個人身份發展。JUNON雜誌所舉辦的讀者票選的「2003年最受注目的新人」項目中獲得第一名。2004年，更在第55屆NHK紅白歌合戰中初次演出。上戶彩自出道以來，一直因為貌似當年的山口百惠，而被稱為「小山口百惠」、「百惠接班人」。