1984年、『少年マガジン』（講談社）第3回ミスマガジンでグランプリに選ばれる。同年、明星食品「青春という名のラーメン・胸騒ぎチャーシュー」のCMが話題を呼ぶ。1985年2月、『卒業』で歌手デビュー。4月『スケバン刑事』（CX）で連続ドラマ初主演。12月公開『雪の断章 -情熱-』で 映画初主演。1986年連続テレビ小説『はね駒』（NHK）のヒロインに抜擢。以降女優、歌手として幅広く活躍。
歌手としては、1986年8月に発売された7枚目のシングル『青空のかけら』が、 オリコン週間チャートで1位を獲得。1989年4月に発売された12枚目の シングル『夢の中へ』は、主演ドラマ『湘南物語』の主題歌にも起用され自身最大 のヒット曲となる。
近年も精力的に歌手活動は続けており、2021年2月21日、武部聡志プロデュースのデビュー35周年記念 セルフカバーアルバム『水響曲』を発売。
歌手デビュー39年目となる2024年に『斉藤由貴 Streaming Live with 武部聡志 水響曲『春』』 を開催。
