2001年4月12日，参与拍摄的电视剧《恶女17》在日本首播；10月9日，参与拍摄的电视剧《再见，小津先生》日本首播‘’10月20日，参与拍摄的电影《
GO!大暴走》在日本上映。
2004年3月1日，参与拍摄的电影《
生活艰难所以快乐 第二部》在日本上映；7月10日，参与拍摄的电影《
69》在日本上映；10月5日，主演的电视剧《
母亲与情人》在日本首播；10月9日，参与拍摄的电影《is A.》在日本上映。
2005年9月，参与拍摄的电影《
深红》在日本上映；11月19日，参与拍摄的电影《
月光浪子》在日本上映；12月10日，参与拍摄的电影《校园恍神》在日本上映。
2006年1月9日，主演的电视剧《
西游记》在日本首播；4月13日，参与拍摄的电视剧《
医龙》在日本首播；5月13日，参与拍摄的电影《
明日记忆》在日本上映；10月2日，参演电影《
给工藤新一的挑战书~离别前的序章》，在剧中饰演西田麻衣；10月16日，与上野树里主演的电视剧《
交响情人梦》在日本首播。
2007年7月14日，参与拍摄的电影《西游记》在日本上映；10月11日，参与拍摄的电视剧《
医龙2》在日本首播；10月25日，参与拍摄的电视剧《
美味米饭》在日本首播；11月30日，主演的电视迷你剧集《为爱痴狂2007特别篇》在日本首播。
2008年1月4日，主演的电视电影《
交响情人梦》在日本首播；4月10日，与长泽雅美、上野树里、瑛太主演的电视剧《
最后的朋友》在日本首播；7月5日，主演的电影《
变色龙》在日本上映；8月2日，主演的电视剧《
33分侦探》在日本首播；同年主演电视剧《
梦象成真》。
2009年1月9日，主演的电视剧《
必杀仕事人2009》在日本首播；2月23日，与香椎由宇、加藤罗莎、释由美子主演的电视迷你剧集《
各血型女人结婚的方法》在日本首播；4月11日，主演的电视剧《天生妙手》在日本首播；7月24日，主演的电视剧《双头犬》在日本首播；12月19日，与上野树里、瑛太、玉木宏主演的电影《
交响情人梦最终乐章：前篇》在日本上映。
2010年1月9日，主演的电影《
彼岸岛》在日本上映；1月16日，主演的电影《
爱妻家》在日本上映；1月23日，主演的电影《I am》在日本上映；4月17日，参与拍摄的电影《
交响情人梦最终乐章：后篇》在日本上映；6月27日，主演的电视剧《
新熟女时代》在中国台湾首播。
2011年1月9日，与
上野树里、
宫泽理惠、
向井理主演的电视剧《
江～公主们的战国》在日本首播；4月15日，与锦户亮主演的电视剧《
养狗这回事》在日本首播；5月14日，与竹野内丰、树木希林、柄本明主演的电影《
大木家的美妙旅行：新婚地狱篇》在日本上映。
2013年，主演电影《
二重身》，挑战一人分饰两角，2014年1月18日全国上映。
2014年1月13日，与松本润、石原里美主演的电视剧《
失恋巧克力职人》在日本首播；7月15日，主演电视剧《
东京猩红~警视厅NS系》，这也是她时隔五年后再次出演女刑警角色；10月11日，与山下智久、小松菜奈主演的电影《
近距离恋爱》在日本首播；同年主演电影《
福福庄的小福》。
2020年9月11日，参演电影《
喜剧 爱妻物语》上映，她凭借该片获得第45届日本报知电影奖最佳女主角奖以及第94届电影旬报奖最佳女主角奖。同年主演电影《滑走路》。
2022年1月10日，参演电视剧《
勿言推理》播出。10月21日，主演的电视剧《摩登情爱·东京》播出。
2023年1月8日，参演的电视剧《
重启人生》播出。3月5日，参演的电视剧《重启人生 Another Story》播出。10月27日，主演的电影《唱歌的六个女人》上映。10月2日，主演的晨间剧《Boogie Woogie》播出。
2017年，水川麻美与男演员
洼田正孝共同出演电视剧《
是我们做的》，以此为契机发展为交往关系；11月，两人的恋情曝光。2019年9月21日，洼田正孝水川麻美宣布结婚。
2010年主演的电影《I am》中，水川麻美靓丽的容颜十分符合护士的外貌特征；拥有独特存在感的水川，在片中“寻找自我”完全可以说是她的本色演出；水川凭借该片摆脱“千年绿叶”的尴尬境地，从2010年开始真正以主角身份亮相大荧幕。（时光网评）