1996年，7岁（小学一年级）的时候，加入了由母亲推荐的剧团Central Group，开始了艺能活动。
2005年大岛优子加入了由THE ALFEE高见泽俊彦担任制作人的“Doll's Vox”团体组合。
2006年大岛优子参加AKB48第二期成员甄选，合格后成为Team K的成员。
2007年1月，大岛优子为动漫《ICE(动画)》第一次进行配音挑战。同年7月与AKB48成员前田敦子、小野惠令奈一起移籍到太田制作。12月，她以AKB48的身份首次在NHK红白歌合战登场演出。
2008年6月30日大岛优子出演日剧《弁护士 一之瀬凛子》。
2009年3月21日，大岛优子首度主演电影《半身死灵》饰演大桥可奈，4月11日，大岛优子在“AKB48 TeamK 5th Stage“引体后空翻”公演第一天发表了要接受喉咙手术的声明，同月13日手术结束，同月20日出院。7月8日，AKB48第一届总选举中获得第2名。同年9月15日，在Ameba BLOG开设个人博客“ゆうらり ゆうこ”，即是其官方博客。
2010年1月至3月，大岛优子出演日剧《马路须加学园》饰演优子，6月9日，AKB48第二届总选举中获得第1名。10月至12月演出日剧《灵能力者小田雾响子的谎言》，11月10日发行写真DVD《君は、仆のもの》。
2011年1月21日“AKB48 BEST100 2011”的第二天。大岛优子发表了新Unit“Not yet”结成的消息。1月23日“AKB48 BEST100 2011”的最终日，共384首歌中被选出、排名第一位的歌曲，是大岛优子首次担任CENTER的曲目《ヘビーローテーション》。1月28日，大岛优子获得了第5回婚纱珠宝首饰公主奖。6月9日，在AKB48第三届总选举中获得第二名。10月至12日，出演CX月九剧《我无法恋爱的理由》，12月8日“2011年艺人CM启用社数排行榜”的女性部门中大岛优子排第一，共有19家公司启用。
2012年1月11日，大岛优子获得“第23回Jewelry Best Dresser赏”中的女性部门奖（20代），1月22日“AKB48 BEST100 2012”的最后一天，总共421首歌中再度由大岛担任CENTER的曲目‘无限重播’(Heavy Rotation)连续两届取得第1位，2月8日大岛优子获得了“BLOG of the year 2011女性部门”奖，4月12日参演的富士电视台木十剧《青蛙公主》首播，6月6日在AKB48第四届总选举获得第1名，第二次夺冠。7月12日于美国纽约举行的日本电影节，大岛优子凭在电影《暗黑丑岛君》中饰演的“铃木未来”一角，夺得最佳新人奖。7月21日，大岛优子首次个人担任皮克斯作品主演配音电影『メリダとおそろしの森』（中文译名勇敢传说）公开。8月24日，大岛优子在东京巨蛋举办“AKB48in TOKYO DOME ～1830mの梦～”的第一天组阁中，被委任为Team K的队长职务。
2013年3月8日，大岛优子获得了第36回日本电影金像奖话题赏（演员部员）。6月8日AKB48第五届总选举中获得第二位。9月24日出演《神様のベレー帽
