白百合学園小学校
、白百合学園中学校・高等学校
を経て、昭和音楽芸術学院
ミュージカル科卒業。特技はバレエ
、日舞
、玉乗り
。 舞台女優として活動後[1]
、ドラマ『リング～最終章～
』、『らせん
』、『救命病棟24時
』、『白い巨塔
』、『大奥
』などに出演。また、事務所の先輩である柳葉敏郎
が出演した『踊る大捜査線 THE MOVIE
』にも出演した。
中学時代に演劇部に入部、だがこの頃は演技するより舞台を見る方が楽しかったという。だが、高校時代に樹木希林 のドラマ「台所の聖女」を見て感動し、演技の道を志すようになった。19歳より舞台に立つ傍ら、様々なアルバイトを経験した（パン屋、ホテルスタッフ、レストラン、コーヒーショップ、知育研究所など）。20代後半は働き過ぎで睡眠時間が1～2時間しかなかったという[2] 。
2005年 6月26日 に広告代理店電通 の社員と結婚し[3] 、2007年 8月に妊娠を発表、体調などを考え『大奥 』を降板（代役は中山忍 ）、主演ドラマ『上海タイフーン 』は制作途中で無期延期となる。2008年 2月23日 に第1子（長女）を出産した。『上海タイフーン』のロケ再開時に自らの妊娠による製作延期に触れ、「役者として恥ずべきこと。ご迷惑をおかけしておわび申し上げます」と謝罪する。
初主演映画『ぐるりのこと。』で日本アカデミー賞最優秀主演女優賞、ブルーリボン賞主演女優賞、高崎映画祭で最優秀主演女優賞を受賞する。2010年の日本アカデミー賞の司会を関根勤 と共に務めた。
『古畑任三郎 』のDVDコメンタリーで三谷幸喜 らが語ったところによると、木村には業界のファンが多くいる。
2010年8月28日放送「にじいろジーン」にゲスト出演した高田万由子 が「多江ちゃんとは小学校から高校までずっと同級生で同じクラスだった事も多かった。あんな感じで今と変わらずほわほわしていました。」と話している。