En 1997, Aya Ueto participe au "7th All-Japan National Beauty contest (concours national de beauté) où elle reçoit un prix spécial de la part des juges qui l'amène à tourner plusieurs publicités. Ainsi commence sa carrière d'actrice.
En 1999, après avoir été Oha Girl dans l'émission pour enfants Oha Suta, elle forme un groupe de J-pop appelé Z-1 avec Mami Nejiki, Mai Fujiya, et Manami Nishiwaki. Elles sortent cinq singles puis un album avant de se séparer. Toutefois, Aya continue sa carrière en solo en signant deux ans plus tard avec Pony Canyon. Elle sort alors son premier single Pureness en 2002. Et depuis, elle a sorti de nombreux singles et cinq albums (le dernier étant sorti en 2009)
En même temps, Aya commence sa carrière d'actrice en 2000 avec un rôle dans Namida wo Fuite. Grâce à sa prestation dans 3 Nen B Gumi Kinpachi Sensei en 2001, elle obtient le rôle principal de nombreuses autres dramas telles que K?k? Ky?shi 2003, Hitonatsu no Papa e, Ace o Nerae! et Attack N°1. En 2003, elle incarne
Azumi dans le film du même nom réalisé par Ryuhei Kitamura puis dans sa suite Azumi 2: Death or Love.