2011年，10岁的滨边美波在妈妈的提议下参加了“第七届东宝灰姑娘大赛”，并获得新生代奖，并签约东宝艺能株式会社，从而进入演艺圈；11月29日，她主演的由三木孝浩执导的青春短篇电影《空色物语》上映，她在片中主演《蚂蚁和情书》篇，从而作为演员出道。
2012年2月11日，其出演的由成宫宽贵主演的悬疑推理电影《逆转裁判》上映，在剧中饰演年幼时期的律师绫里千寻；3月31日，她参演的SP剧《めぐりあう时间～クルマのふたり TOKYO DRIVE STORIES 特别篇～》播出；7月2日，其出演的由多部未华子主演的悬疑推理剧《浪花少年侦探团》播出，在剧中饰演女主角竹内忍的学生“朝仓奈奈”；7月6日，她参演的能登半岛地震复兴支援网络剧《能登の花ヨメ、それから》播出。2013年，在富士电视台制作的SP剧《女信长》里饰演了幼年时期御市。
2014年1月8日，她参演的由三浦春马主演的青春励志电视剧《我的生存时间》播出，在剧中饰演男主角泽田拓人的家教学生“桑岛すみれ”；3月8日，其出演的短篇电影《世田谷区，39丁目》上映；12月6日，她参演的电视剧《坂道之家》播出。
2015年3月30日，其出演的由土屋太凤主演的NHK晨间剧《希》播出；4月1日，与户田惠梨香、松坂桃李、菜菜绪等人合作出演的喜剧电影《愚人节》在日本首映；5月25日，发售个人首本写真集《瞬间》；9月21日，她主演的漫改青春SP剧《我们仍未知道那天所看见的花的名字。》播出，在剧中饰演曾在事故中死去，但为了实现愿望在7年后以幽灵的形式出现的少女本间芽衣子；10月7日，其出演的由西岛秀俊主演的悬疑剧《无痛~诊断之眼~》播出，在剧中饰演重度抑郁症患者“南里美”，在该剧中首次挑战金发形象，并凭借该剧获得了第2届日本电视剧信心奖最佳新人奖。
2016年7月16日，滨边美波担任配音的特别篇动画《海贼王特别篇：黄金之心》播出，在动画中为神秘少女“奥尔嘉”配音，这也是其首次参与声优工作；9月25日，其出演的由东山纪之主演的日本古装电视剧《必杀仕事人2016》播出；12月4日，她主演的漫改校园剧《天才麻将少女》播出，这是她主演的个人首部电视剧，在该剧中饰演清澄高中麻将部中的大将宫永咲；12月17日，其出演的电影《妖怪手表：飞天鲸鱼与跨时空大冒险喵！》，该片是动画《妖怪手表》的电影剧场版第三弹。
2017年1月8日，其主演的漫改剧《天才麻将少女特别篇》播出；1月14日，其出演的由福田雄一自编自导的科幻喜剧《超级上班族左江内》播出；2月3日，她主演的漫改校园电影《天才麻将少女》上映；4月29日，她参演的怪诞SP剧《世界奇妙物语2017春季特别篇》播出，在剧中出演单元故事《接龙家族》；7月28日，滨边美波与北村匠海共同主演的青春校园爱情电影《念念手纪》在日本上映，在片中饰演患有胰脏疾病的高中二年级学生山内樱良，并凭借该片获得第41届日本电影学院奖新人演员奖、第42届报知电影奖新人奖；9月30日，其出演的由佐藤健主演的漫改动作电影《亚人》上映，在该片中饰演男主角的妹妹“永井慧理子”；同年，凭借电影《念念手纪》、《亚人》获得第30届日刊体育电影大奖新人奖、第22届日本网络电影大奖日本电影部门新人爆红奖。
2018年1月8日，其出演的漫改校园剧《天才麻将少女：阿知贺篇》播出，在剧中饰演宫永咲的姐姐宫永照；1月14日，其主演的漫改校园剧《狂赌之渊》播出，在剧中饰演神秘转校生蛇喰梦子；1月20日，她参演的漫改校园电影《天才麻将少女：阿知贺篇》上映；3月17日，其主演的SP剧《ボキャブライダー～选ばれし者～》播出；4月27日，她参演的由土屋太凤、菅田将晖主演的漫改校园爱情电影《邻座的怪同学》在日本上映；4月15日，其出演的由岩田刚典主演的喜剧《岌岌可危酒店！》播出，在剧中饰演在酒店工作的西点师凤来春；8月1日，滨边美波与竹内凉真共同主演的漫改校园爱情电影《君主！先发制人》上映，在片中饰演开朗的女高中生佐丸阿由叶；10月2日，其个人首档常规广播节目《浜辺美波 真夜中のシンデレラ》开播；10月14日，她参演的由贺来贤人主演的喜剧《我是大哥大》播出。
2019年3月25日，其出演的富士台建台60周年特别企划剧《大奥最终章》播出，在剧中饰演权大纳言和清闲寺熙定的女儿竹姬；3月31日，她主演的漫改校园剧《狂赌之渊第二季》播出；5月3日，其主演的漫改校园电影《狂赌之渊》上映；6月8日，她参演的怪诞SP剧《世界奇妙物语2019雨之特别篇》播出，她在其中主演单元故事《萝卜武士》；7月26日，其出演的由菅田将晖主演的战争电影《阿基米德大战》上映，在片中饰演财阀尾崎家的千金小姐尾崎镜子；8月13日，她主演的电视剧《PURE!～一日偶像署长的事件簿～》开播，在剧中饰演没有人气并且有点腹黑的偶像黑蔷薇纯子；9月20日，她参与配音的动画电影《HELLO WORLD》上映；12月13日，其出演的由神木隆之介主演的悬疑推理片《尸人庄杀人事件》上映，在片中饰演少女侦探剑崎比留子。
2020年2月1日，她主演的推理剧《粉碎不在场证明》播出，在剧中饰演钟表店店主兼名侦探美谷时乃；同年，为剧场版动画《名侦探柯南：绯色的弹丸》中的角色石冈艾莉配音；8月12日，滨边美波与横滨流星共同主演的爱情悬疑剧《我们有点不对劲》播出，在剧中饰演修行中的和式点心师花岗七樱；8月14日，滨边美波与北村匠海共同主演的漫改青春爱情电影《恋途未卜》上映；9月18日，她参与配音的动画电影《恋途未卜》上映；9月25日，其出演的由斋藤飞鸟主演的漫改校园青春电影《别对映像研出手！》上映；10月9日，滨边美波与冈田将生共同主演的电视剧《Talio 代理复仇的2人》播出；12月18日，她主演的漫改悬疑电影《约定的梦幻岛》上映，在片中饰演在与世隔绝的孤儿院中生活的艾玛；同年，主演漫改校园电影《狂赌之渊Part2》。
2021年1月13日，她参演的由菅野美穗主演的爱情喜剧《我家的女儿，交不到男朋友！！》播出；2月4日，获得第45届黄金飞翔奖最佳新人奖；6月11日，滨边美波配音的动画电影《你好世界》（《HELLO WORLD》）上映 ；8月21日，出演的第44届24小时电视SP剧《让学生重启人生的学校》播出，在剧中饰演新上任英语老师冈部薰子。
2022年1月17日，主演的医疗剧《Dr.White》播出，在剧中饰演失忆的神秘女子雪村白夜。出演电影《终归大海》。
