2002年，蒼井空透過試鏡成為了寫真女星，同年7月以「蒼井空」的藝名為AV《Happy Go Lucky!》試鏡，進入Alice Japan公司開始其AV生涯。事實上，蒼井空小時候的志願是成為褓姆（保育士），因此在高中畢業後，入讀短期大學修讀褓姆課程，以取得資格[2]。然而，由於成為了AV女郎，使她無緣在褓姆的職業上發展[2]。


因為其蘿莉面貌及90cm的胸圍而贏得了「童顏巨乳」的外號，獲得極大的迴響與超高人氣，並連續在2003年及2004年蟬連日本《VideoBoy》雜誌年度AV女優第一名，在東亞甚至歐美都有知名度。因為其可跟一般明星媲美的知名度，她從2003年起開始參加一般電視戲劇及綜藝節目中演出，2004年11月移籍到S1，之後，一直都成為S1的人氣女優。2005年末在MOODYZ年末大感謝祭開拍時，更贏得了S1的「最優秀女優賞」[3]。


挾夾著其在AV界的高人氣，蒼井空轉而往電視及電台發展。2003年首次在電視劇《特命係長・只野仁》客串演出。2005年10月，在電視劇《孃王》更擔當主要角色之一。之後主要都在綜合節目內亮相。由於蒼井空的男影迷不斷增加，她在2005年成為了當年日本網際網路搜尋排名的女性搜尋對象的第2名。2007年11月，蒼井空再度出演電視劇，在《神探伽利略》客串演出。直到2009年，蒼井空依然除了以藝人及演員的身份亮相外，仍然保留其在AV的活動，不過外間一直都有她要退出AV界的傳言。


2010年4月11日，她和紅音螢等AV女優在微博客Twitter的帳號被中國網民發現，隨後被《東莞時報》報導並被其他媒體廣泛轉載，大批網民突破中國大陸官方的防火長城的封鎖，登錄Twitter追隨她的帳號。[4][5] 由於蒼井空在Twitter上號召日本民眾為中國青海玉樹地震捐款，並在自己的博客發起募捐活動，通過賣自己的寫真電腦壁紙來籌善款。[6] 而被中國網友盛讚「德藝雙馨」。[7] 2010年6月17日，蒼井空抵達上海並出席久游勇士發布會，[8][9] 與中國網路紅人鳳姐一同為線上遊戲站台。


2010年11月11日蒼井空選擇在自己生日當天開設新浪微博，在短短50分鐘內引發3萬博友圍觀，開博6小時粉絲數量輕鬆超過她Twitter幾個月來的粉絲人數總和共12.9萬，在幾天之內粉絲數量立即飆升超過40萬。[11]現時超過1200萬。
2012年3月28日，蒼井空在北京參加由自己擔任主角的微電影《第二夢》新聞發布會。飾演舊上海名媛，並獻唱同名主題曲。[12]