出生於沖繩的二階堂富美素有小宮崎葵之稱。既是演員也是時裝模特兒。她的母親非常喜歡電影，因此二階堂富美從小就對成為演員非常感興趣。一開始時她先被沖繩當地的免費報紙《沖繩美少女圖鑑》發掘，成為時尚雜誌《nicola》的模特兒，之後慢慢把演藝觸角伸向戲劇。
2009年，年方15歲的二階堂擊敗眾多美少女，在役所廣司初次執導的電影《蛤蟆的油》中飾演女主角。2011年她和染谷將太在園子溫執導的《庸才》中的演出共同獲得第68屆威尼斯電影節最佳新人獎，消息一出振奮日本電影圈，因為這是第一次日本演員奪得威尼斯電影節的最佳新人獎]。
古靈精怪的二階堂富美戲齡雖不長但每次演出總能精準抓住觀眾目光，她不受拘限且輕鬆自若的特質，在《四十九日的幸福秘方》裡表露無遺，在片中的演出畫龍點睛更承起了劇中重要的關鍵轉折，讓人念念不忘。
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