平野綾さんは1987年10月8日生まれ、天秤座のO型。
愛知県名古屋市出身で、どの事務所にも所属しておらずフリーで活動しています。
2歳から3歳まで父親の仕事の関係でニューヨークに住んでいた平野さんは、本場のブロードウェイ・ミュージカル『ピーター・パン』を見たのがきっかけでミュージカル・スターが初めての夢となりました。
小学校進学当時は学校が嫌いな大人しい子供だったため、友達関係も作れず結構いじめられたりしていたそうです。
8歳の時に自分から「やりたい」と言って区民ミュージカルのオーディションに受かり、アマチュアで初めて舞台に立ち、「一気に道が開けたかな」と語っています。
1998年、小学校高学年の時芸能界に入る事を決め、東京児童劇団(スペースクラフトのジュニア事業部門)へ入団しTVCMなどで子役として活動を始めます。
「今からこの仕事を選ぶなら一生の仕事になるように」と言われてマスコミ関係だった両親と約束をした事を述べており、迷った時も悩んだ時も忘れないように心がけているそうで、「アニー」のオーディションがありましたが前日に熱が出たりするなどあがり症だったそうです。
2000年にドラマ『多重人格探偵サイコ 雨宮一彦の帰還』の物語のキーパーソン・ロリータ℃役で女優デビューすると同時に同作品のイメージソングの歌唱も担当しました(原作者の大塚英志さんからはラジオにて「この子は売れる」と言われました)。
2001年にTVアニメ『おとぎストーリー 天使のしっぽ』のサルのモモ役で声優デビューし、2002年にはTV番組『SDM発!』(フジテレビ)のオーディションで選ばれ、伊藤彩華さんと吉田有希さんとともに音楽ユニットの結成が決まり、翌年の2003年に「ユニット名未定」の名称で東芝EMI(現:EMIミュージック・ジャパン/ユニバーサル ミュージック)から歌手デビューを果たしました(2作目からはユニット名を「Springs」へ改名しました)。
中学生の頃に時々目が見えなくなる偏頭痛になった際に病院の検査で脳に腫瘍が見つかり、脳下垂体腺腫(腫瘍が目の神経に触れ、目が見えなくなったり言葉が出づらくなったりする難病)を患っている事を告白し、この持病から普段は辛いものと冷たいものが食べられず、更に当初は言語がおかしくなったり記憶が飛ぶ事もありました。
一時は手術も考えるも手術の際に鼻の骨を砕いて声が変わってしまうと言う理由で手術に踏み切れませんでしたが、2014年には腫瘍がなくなりました(腫瘍がなくなるまではずっと頭痛に悩まれていており、学生時代は保健室にいる事が多かったそうです)。
2005年、『アイシールド21』の姉崎まもり役で初レギュラーかつ初ヒロインを射止め、同年にはOVA『いつだってMyサンタ！』のマイ役でアニメ初主演し、更に2006年3月8日発売のシングル『Breakthrough』でLantisから単独歌手デビューを果たしました。
同年より玉川学園高等部の卒業を機に声優として本格的な活動を始め、玉川大学芸術学部メディア・アーツ学科に進学しました。
『涼宮ハルヒの憂鬱』の涼宮ハルヒ役でTVアニメ初主演した事がきっかけで大きく知名度を上げ、その後はアニメ作品のレギュラー獲得が増えた事から多忙な生活となってしまい、学業との両立が難しく過労で体調を崩す事が多かったため実質2週間ほど通ったのみで半年後の休学を経て中退しました。
同年発売の2枚目のシングル『冒険でしょでしょ？』(『涼宮ハルヒの憂鬱』オープニングテーマ)でオリコン週間シングルチャートで初登場10位を記録し、更に共演者の茅原実里さん、後藤邑子さんと共に歌った『ハレ晴レユカイ』(同作エンディングテーマ、『第11回アニメーション神戸』主題歌賞(ラジオ関西賞)受賞曲)と後藤邑子さんと共同の劇中歌集シングル『涼宮ハルヒの詰合』がそれぞれオリコン週間シングルチャートで初登場5位を記録すると『HEY!HEY!HEY! MUSIC CHAMP』や『Animelo Summer Live 2006 -OUTRIDE-』に出演するなど音楽活動も増えるようになりました。
2007年3月発表の『第1回声優アワード』で新人女優賞、東京国際アニメフェアの『第6回東京アニメアワード』で声優賞を受賞し、更に2008年3月発表の『第2回声優アワード』で主演女優賞と歌唱賞の同時受賞を果たしました。
2008年5月1日に公式ファンクラブ「平野塾」発足し、7月16日にはファーストアルバム『RIOT GIRL』を発売リリースし、同年8月8日放送の金曜ロードショー『ザスーラ』で洋画吹き替え作品に初出演、10月から11月までファーストライブツアー「RIOT TOUR」を開催しました。
2009年発売の9枚目のシングル『Super Driver』(『涼宮ハルヒの憂鬱(2009年版)』オープニングテーマ)がオリコン週間シングルチャートで初登場第3位を記録し、同年11月18日にアルバム『スピード☆スター』が発売され、12月から翌年1月までセカンドライブツアー「スピード☆スターツアーズ」を開催しました。
2010年代に入ってからは一般のバラエティ番組などにタレントとして出演する機会が増え、TVドラマや舞台などへ活動の場を広げるようになりました。
2010年2月6日公開の劇場版アニメ『涼宮ハルヒの消失』でアニメ映画初主演を飾り、同年12月23日には赤坂BLITZでライブ「AYA HIRANO Special LIVE 2010 〜Kiss me〜」を開催しました。
2011年5月25日発売のベストアルバム『AYA MUSEUM』をもってLantisでの音楽活動を終了し、同年8月21日に所属事務所をスペースクラフト・エンタテインメントからGrickへ移籍しました。
「嵐が丘」のキャサリン・アーンショウ役で初舞台が決まってから幼少の頃からの夢であった舞台中心の活動に移行し、声優活動は繁忙期よりセーブした状態になりますが、その後滞りなく主演やヒロイン、それに準ずる大役で数多くの作品に出演するようになります。
同年10月8日に東京・六本木のニコファーレで「新ファンクラブ発足記念&バースデーLIVE」を開催し10月8日には公式ブログのタイトルを『AsH』に変更しリニューアルしました。
2012年1月放送開始のTVドラマ『ミューズの鏡』(日本テレビ)と『こんなのアイドルじゃナイン！？』にレギュラー出演、2月13日には所属レーベルをユニバーサルシグマへ移籍し楽曲のリリースを再開する事をファンクラブ会員向けバレンタインイベント番組(USTREAM)にて発表し、5月23日にミニアルバム『FRAGMENTS』を発売しました。
同年6月から7月までライブツアー『AYA HIRANO FRAGMENTS LIVE TOUR 2012』を開催し、10月より情報番組『東京暇人』(日本テレビ)のメインパーソナリティを担当、10月8日に東京の代官山UNITで「25th anniversaryバースデー&#AYATOMO発足1周年記念ライブ」、11月には日本大学と桃山学院大学で学園祭ライブをそれぞれ開催され、12月16日開催のアニメソングイベント『ミュ〜コミ+プラス presents アニメ紅白歌合戦 Vol.2』に出演しました。
2013年4月29日開催のロック・フェスティバル『NAONのYAON』に出演、さらに7月15日放送開始のTVドラマ『税務調査官・窓際太郎の事件簿』(TBS)に出演し、同年10月8日には昨年に引き続き代官山UNITで「バースデー&#AYATOMO発足記念日ライブ」を開催、12月14日開催のライブ「AYA HIRANO Special LIVE 2013 〜Promise〜」(赤坂BLITZ)にて持ち歌全曲(57曲)を披露しました。
2014年2月19日にアルバム『vivid』を発売し、同年7月11日には『レディ・ベス』の初演を目前に父親が亡くなりました。
2016年4月からはニューヨークへ半年間留学のため出演を休止し、2017年8月26日にはSOS団(茅原実里さん、後藤邑子さんとのユニット)として約11年ぶりにアニメロサマーライブに出演し同年12月13日放送のFNS歌謡祭にも出演、NMB48の山本彩さんと乃木坂46の松村沙友理さんとともにそれぞれハレ晴レユカイを披露しました。
2018年に「All About ミュージカル・アワード」にて『ブロードウェイと銃弾』で新星賞を受賞し、女優部門11位と作品賞では5位だった『ブロードウェイと銃弾』と再演賞では3位だった『モーツァルト！』をそれぞれ受賞しました。
2019年には「AYA HIRANO LIVE2019」アニメファンとミュージカルファン、両方の二つのリクエストを叶えるソロライブを開催され、同年9月9日には内閣府から「クールジャパン・アンバサダー」に任命されました。
2020年6月28日から7月1日までのブログで自宅のトイレで低血圧になり倒れた時に怪我をするなどめまいで立ち上がれない時もあった事を明かし、34歳の誕生日となる2021年10月8日に音声配信「stand.fm」で『あやのこと。』チャンネルを開設しました。
2022年8月末日をもって10年間の専属契約が満了しGrick株式会社から独立しフリーランスになり(「お世話になりました所属事務所には、舞台のお仕事を始め留学の後押しをしていただいたり、私の進みたい道を尊重してもらいながらも、新しい仕事の可能性を広げていただき、この10年間でご一緒させていただいたスタッフの皆様には感謝しかありません」と感謝の言葉を述べています)、同年12月16日にはX(旧:Twitter)でアニメ作品の出演が少なくなった背景にアニメの仕事をすると一部の過激なファンから殺害予告をされ警察に対応してもらった事を明かしました。
2024年1月3日、俳優の谷口賢志さんとの結婚を報告しますが、同年9月11日発売の文藝春秋で家庭内のDV疑惑が写真つきで報じられ、報道内容について真実もあれば事実無根なこともあるとしながらも弁護士を通して協議離婚の話し合いが行われている最中であることをXにて明かしました。
2024年2月17日から3月3日まで11年ぶりとなるライブツアー『AYA HIRANO LIVE TOUR 2024 〜RE:BOOT〜』を開催しました。