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2006年4月，八岁的斋藤飞鸟作为儿童演员参演了由土屋安娜主演的历史剧情电影《恶女花魁》，在片中饰演江户时代吉原的一个小侍女。2010年12月，参加东京电视台综艺节目《ピラメキーノ》第22季的小剧场《童星恋爱物语》。
2011年，在在中学的朋友的劝说下，经熟人推荐参加了女子组合乃木坂46的1期生的选拔；8月21日，斋藤飞鸟以年龄最小者的身份通过选拔，成为女子组合乃木坂46一期成员；同年11月，获选为乃木坂46舞蹈七福神之一。
2012年2月22日，随乃木坂46推出首张团体单曲辑《窗帘围绕》并正式出道，该单曲辑进入日本公信榜每日单曲排行榜第2位、历代女歌手出道单曲辑记录第3位；同年8月22日，随组合发售第三张团体单曲辑《冲吧！Bicycle》，斋藤飞鸟在其中C/W曲《海流の岛よ》中首次担任中心位。
2013年7月3日，随乃木坂46发行第六张团体单曲辑《女生规则》，斋藤飞鸟在附加曲目《扇风机》中担任中心位；同年10月，获选参与录制组合第七张单曲辑《发夹》，该张单曲辑列入日本公信榜单曲辑排行榜第1位。
2014年2月22日，作为乃木坂46组合成员参加两周年纪念演出；4月15日，在气志团主办的“乃木坂46 vs 气志团 ～学生服反逆同盟～”活动中与中元日芽香、能条爱未、川村真洋、深川麻衣、中田花奈、永岛圣罗结成乃木团特别乐队，由斋藤飞鸟担任鼓手，并演奏了气志团的代表曲目《One Night Carnival》；10月8日，随乃木坂46发行第10张团体单曲辑《第几次的蓝天？》，斋藤飞鸟主演了其中C/W曲《那一天 我随口说了一个谎言》的MV，饰演一个被选担任主角的戏剧部成员。
2015年1月，首次单独登上时尚杂志《CUTiE》的封面；同年2月，签约成为时尚杂志《CUTiE》创刊以来的首位专属模特；3月18日，作为乃木坂46组合成员发行第十一张团体单曲辑《生命如此美好》，并在C/W曲《事先预知的浪漫》中与星野南共同担任中心位；4月29日，参加在东京代代木第一体育馆举办的“GirlsAward 2015 SPRING/SUMMER”庆典，同时作为《CUTiE》专属模特进行走秀表演；5月，获选参与录制乃木坂46的第十二张单曲辑《太阳敲敲门》；7月21日，获选成为“ANNA SUI”秋冬亚洲圈视觉模特；同年，登上时尚杂志《CUTiE》的最后一期（9月号），随杂志停刊宣告毕业，并成为《sweet》杂志的正式模特，并从该杂志的11月号开始登场，同时在杂志中开始连载个人版块《乃木坂46斋藤飞鸟的FASHION BUZZ》；9月，获选参与录制组合第十三张单曲辑《此刻，想说话的对象》，并首次被选为“十福神”，她在该单曲碟中参与演唱的同名主打曲为电影《心灵想要大声呼喊》的主题曲；12月18日，在“乃木坂46 アンダーライブ at 日本武道馆”演出上献唱歌曲《扇风机》；12月31日，首次随乃木坂46受邀参加第66届NHK红白歌会，演唱歌曲《你的名字就是希望》。
2016年1月25日，参加在日本武道馆举行的“GUM ROCK FES”（HKT48对乃木坂46）演出；3月19日，出席“第22回 东京ガールズコレクション2016 SPRING/SUMMER”时尚活动；4月2日，开始正式参加广播节目《POP OF THE WORLD》的“HARY'S ENGLICCLASS”环节，成为当时J-WAVE史上最年轻的主播，也是首次由女性偶像组合成员担任；5月25日，随乃木坂46推出第2张团体专辑《属于我们的位子》；7月4日，斋藤飞鸟与星野南共同主演的电视剧《少女所见之梦》开播，这是她首次主演电视剧；7月27日，随乃木坂46发行第15张团体单曲辑《赤脚Summer》，斋藤飞鸟首次成为同名主打歌曲的中心位；8月20日，其出演的惊悚剧《毛骨悚然撞鬼经 2016夏季特别篇》播出；12月31日，随乃木坂46参演第67届NHK红白歌会。
2017年1月25日，发售首本个人写真集《潮騒》，该写真集发售首周销量达5万8215本；2月6日，其个人首本写真集在日本公信榜周榜BOOK综合部门·写真集部门中获得第1名，创下了当时乃木坂46史上最高周销量记录，以及当时女性个人写真集销售量历代第2名的记录；5月24日，随乃木坂46发售第3张团体专辑《最初的梦想》；6月7日，MONDO GROSSO发售专辑《何度でも新しく生まれる》，斋藤飞鸟在收录曲《惑星タントラ》中担任主唱；9月，登上TGC2017舞台出场走秀；同月，亮相GirlsAward 2017 AUTUMN/WINTER秀场；12月31日，随乃木坂46参加第68回NHK红白歌合战。
2018年8月8日，随乃木坂46发售第21张团体单曲辑《以自我为中心！》，斋藤飞鸟单独担任同名主打歌曲的中心位；10月5日，斋藤飞鸟与山田裕贵共同主演的青春爱情电影《那些年，我们一起追的女孩》在日本上映，这是她主演的个人首部电影，在片中饰演优等生早濑真爱；12月9日，随乃木坂46成首次出演的纪实节目《热情大陆》播出；12月31日，随组合参加第69届NHK红白歌会。
2019年1月23日，她主演的电视剧《丧尸》播出；4月17日，随组合推出第4张团体专辑《直到此刻化成回忆》；5月29日，随乃木坂46发售第23张单曲辑《Sing Out!》，斋藤飞鸟第4次担任单曲辑同名主打歌的中心位；12月31日，随组合参加第70届NHK红白歌会。
2020年1月22日，与乃木坂46成员共同主演的电视剧《乃木坂电影院～STORY of 46～》播出；4月5日，她主演的校园喜剧《别对映像研出手！》在MBS首播，在剧中饰演强调“设定即生命”的动画迷主人公浅草绿；7月24日，担任c位的配信曲「Route 246」开始配信；7月26日，参演的悬疑剧《远程被杀》播出；9月25日，她主演的漫改校园青春电影《别对映像研出手！》上映；12月22日，出演荒野行动CM；12月31日，随组合参加第71届NHK红白歌会。
2021年1月27日，随乃木坂46发行第26张单曲《我会喜欢我自己》；2月4日，获得微博日本「話題タレント賞」；3月19日，出演献血CM；同月，获得「第7回カバーガール大賞」；6月9日，随组合发行第27张团体单曲《对不起Fingers crossed》；9月4日，参加「春夏秋冬 / フォーシーズンズ 乃木坂46」展览会；9月29日，出演食品「CUPSTAR」CM；10月5日，出演「フェットチーネグミ」软糖CM；11月24日，出演朝日啤酒新企划CM。
2022年1月22日，出演招聘网站「バイトル」新CM；3月21日，出席「第34回 マイナビ 東京ガールズコレクション 2022 SPRING / SUMMER」走秀；4月4日，冠名番组「ハマスカ放送部」升级；4月27日，单曲「STRANGER」开始配信；7月5日，参加巡回展「SEE LV」。
