2007年，平野美宇参加全日本小学二年级以下组的比赛获得了冠军。
2009年，平野美宇参加城山杯乒乓球选手权大会，获得冠军。
2013年4月，平野美宇被选进日本少年队，刘洁成为她的教练。
2014年3月30日，平野美宇参加国际乒联职业巡回赛德国公开赛，与伊藤美诚组合以3比0击败了波兰选手，获得女子双打冠军，成为历史上最年轻的女子巡回赛世界冠军；6月14日，2014年国际乒联韩国乒乓球公开赛女双决赛中，平野美宇/伊藤美诚，0：3王曼昱/陈可获得女双亚军。9月30日，平野美宇参加第17届亚洲运动会乒乓球女团项目，在决赛中0比3败给朱雨玲，获得亚军；12月3日，平野美宇参加世界青少年乒乓球锦标赛，在女团决赛中1比3败给王曼昱，最终日本队0比3败给中国队，获得亚军；12月7日，平野美宇与伊腾美诚组合参加世界青少年乒乓球锦标赛女子双打，最终2比4不敌中国组合陈幸同、刘高阳，获得亚军。
2015年8月7日，平野美宇参加国际乒联职业巡回赛中国公开赛，0比4败给中国选手木子。
2016年4月26日，平野美宇参加国际乒联职业巡回赛波兰公开赛，在女子单打决赛中以4比0战胜新加坡队于梦雨，夺得冠军；4月29日，在乒乓球亚洲杯女子单打1/4决赛中，平野美宇2比4败给了冯天薇，止步八强。在10月份举行的2016年女子乒乓球世界杯中，平野美宇先后淘汰伊藤美诚和冯天薇闯入决赛，以4比0力克中华台北的郑怡静夺冠，成为世界杯历史上最年轻的冠军得主。
2016年，平野美宇没能搭上里约奥运会的末班车，只能以P卡身份来到里约奥运会。
2017年1月22日，在东京都体育馆举行的全日本锦标赛中，16岁的新科世界杯冠军平野美宇4比2击败石川佳纯，成为日本历史上最年轻的全国冠军。4月，在2017年亚洲乒乓球锦标赛中，平野美宇在四分之一决赛中以3比2淘汰丁宁，又在半决赛中以3比0淘汰朱雨玲，最后决赛以3比0击败陈梦，成为21年来首个夺得亚锦赛女单冠军的非中国选手，也是亚锦赛史上最年轻的女单冠军。6月3日，世界乒乓球锦标赛女单半决赛不敌丁宁获得铜牌。11月13日，德国公开赛平野美宇/早田希娜获得女双冠军。
2018年10月11日，在第三届夏季青年奥林匹克运动会乒乓球项目女子单打决赛中平野美宇1：4负孙颖莎， 获得亚军。11月16日，在在混合团体决赛中平野美宇/张本智和1：2 不敌孙颖莎/王楚钦获得亚军。
2019年8月7日，入围2019世界杯邀请名单。9月19日，国际乒联公布2019年女乒世界杯的邀请名单，平野美宇在列。10月6日，国际乒联瑞典公开赛女双决赛，平野美宇/石川佳纯1-3不敌中国组合丁宁/陈梦，获得亚军。10月18日-20日，米老头2019国际乒联女子世界杯将在中国成都拉开大幕，平野美宇位列4号种子。
2019年8月，捷克公开赛女单决赛中，平野美宇3：4陈幸同获得亚军。女双决赛平野美宇/芝田沙季不敌木子/顾玉婷获得亚军。8月18日，保加利亚公开赛女双决赛平野美宇/芝田沙季0：3木子/顾玉婷获得亚军。9月17日，印度尼西亚日惹举行的第23届亚洲乒乓球锦标赛女团决赛中，日本队以0：3中国队获得亚军。
2019年亚洲乒乓球锦标赛女双不敌中国队获得季军，女团不敌中国队获得亚军。
2019年10月19日，女乒世界杯淘汰赛阶段，平野美宇在首轮比赛中以3:4爆冷不敌持外卡参赛的美国选手张安。
2019年10月11日，2019年乒乓球世界杯团体赛，0:3惜败中国队，获得亚军。
2020年2月1日，2020年国际乒联德国公开赛在马格德堡继续进行，女双决赛中日本组合平野美宇/石川佳纯1比3不敌中国组合陈梦/王曼昱获得亚军。
2021年3月6日，2021国际乒联WTT挑战赛卡塔尔多哈站，在女双决赛中，石川佳纯/平野美宇以3-0（11-6/11-8和11-6）战胜中国台北组合陈思羽/郑先知，为日本队夺得本项赛事首冠。3月13日，在世界乒乓球职业大联盟（WTT）中东赛事女双决赛中，日本组合平野美宇/石川佳纯以0：3不敌韩国组合申裕斌/田志希获得亚军。8月5日，在2020年东京奥运会乒乓球女团决赛中，平野美宇随日本队0-3负于中国队，获得女团亚军。
2021年11月16日，国际乒联最新一期世界排名女双第1位。
2021年12月，在新加坡举行的WTT世界杯决赛女子单打首轮比赛中，中国选手陈幸同以3比0战胜日本选手平野美宇。
2022年1月29日，平野美宇新冠抗原检测呈阳性决定弃权当日的全日本乒乓球选手权大会的女子双打半决赛。
北京时间2022年3月14日，2022年WTT新加坡大满贯赛继续进行，女子单打第二轮王艺迪成功压制住日本的平野美宇。
2022年4月10日，2022年杭州亚运会女子单打选拔赛决赛中，平野美宇4比0击败木原美悠，获得杭州亚运会乒乓球女子单打资格。5月，入选世界乒乓球职业大联盟WTT公布的常规挑战赛萨格勒布站参赛名单。6月17日，WTT挑战赛萨格勒布站结束正赛首日的争夺，平野美宇以3比0战胜对手过关。6月18日，WTT挑战赛萨格勒布站正赛第二轮，平野美宇以3比2（11比6、6比11、11比8、7比11、11比9）险胜早田希娜。6月，WTT挑战赛萨格勒布站半决赛，平野美宇以4比2（11比7、11比2、8比11、7比11、11比3、11比2）战胜德国选手单晓娜。6月20日，WTT挑战赛萨格勒布站女子单打决赛，平野美宇以2比4不敌队手伊藤美诚获得亚军。6月25日，WTT挑战赛斯洛文尼亚站第三轮，平野美宇晋级八强；决赛里，平野美宇以4比1（12比10、11比7、9比11、11比9、12比10）击败小盐遥菜夺得冠军。7月11日，参加在布达佩斯举行的世界乒乓球职业大联盟WTT欧洲夏季系列赛。7月14日，2022年WTT球星挑战赛布达佩斯站女双首轮，平野美宇/石川佳纯3-0拿下对手。同日，2022年WTT球星挑战赛布达佩斯站女单第二轮，平野美宇以3-0淘汰摩纳哥的杨晓欣，顺利晋级。8月4日，2022年WTT常规挑战赛突尼斯站结束单打正赛首日的争夺，平野美宇获胜晋级。
