新海诚在大学读书期间就加入了日本Falcom游戏会社，1995年大学毕业后加入了该公司，期间他以本名新津诚参与了包括程序、美工、动画与宣传影片制作的多种工作。
在职Falcom期间，新海诚开始了个人动画短片创作。1997年，执导了1分30秒的黑白短片《遥远世界》，该片获得了eAT金沢’98にて特别赏。1998年，拍摄了3D动画短片《被包围的世界》。
2000年，执导了黑白动画短片《她和她的猫》，该片以猫的视角，讲述了它与女主人淡然忧伤的故事，获得了第12届DoGA CG动画大赛最优秀奖；同年初夏，新海诚开始制作动画电影《星之声》，但由于工作的繁忙，导致《星之声》一度停滞不前。
2001年5月，新海诚向Falcom提交辞职，之后《星之声》的制作步上正轨，2002年1月宣告完工；同年，新海诚参与制作了minori游戏会社galgame《Bitter Sweet Fools》。
2004年11月20日，执导的科幻动画电影《云之彼端，约定的地方》，该片为其个人首部长篇电影，获得了第59届日本每日映画大奖动画奖。
2006年，担任minori游戏会社galgame《悠久之翼：ef - the first tale》的片头动画的制作。2007年3月3日，自编自导的爱情动画电影《秒速5厘米》上映，该片获得了亚洲太平洋电影节最佳动画电影奖。2008年担任《悠久之翼：ef - the first tale》续作《悠久之翼：ef - the first tale》的片头动画的制作。
2011年5月7日，执导的奇幻冒险动画电影《追逐繁星的孩子》上映；2012年，新海诚入选内阁国家战略室举办的“在世界范围内活跃、宣传‘日本’的日本人项目”，获颁感谢状。
2013年5月31日，自编自导的爱情动画电影《言叶之庭》上映，该片获得了斯图加特国际动画电影节长篇部门最优秀奖。
2016年8月26日，自编自导的动画电影《你的名字。》上映，该片由神木隆之介、上白石萌音担任主要配音，新海诚凭借该片获得了第40届日本电影学院奖最佳编剧奖及第26届日本电影评论家大奖最佳导演奖；11月3日，获得了第29届东京国际电影节感谢奖。
2018年12月，新海诚担任导演、编剧、原作的动画长片《天气之子》曝光主视觉海报，并定档2019年7月19日在日本上映。
2022年执导的电影《铃芽户缔》11月11日于日本上映。
