1996年10月，4岁时以本名“八武崎碧”出道，隶属Central Group，在电影和电视剧里演出过。
2003年，小学5年级时开始了声优的工作，以此为契机喜欢上声优职业。随后作为声优的活动大量增多，而作为演员的活动很少，虽然名义上仍是演员但事实上已成为全职声优。
2003年，因为长得像芳贺优里亚所以在《假面骑士555》中被选为小时候的园田真理的演员。
2003年至2006年期间均是以“八武崎碧”名义为主。
2006年底，离开Central Group。
2007年8月，高中入学后正式加入Breath，改用艺名“悠木碧”。
2008年8月，移籍到Pro Fit。并在《红》中第一次担任女主角声优。
2009至2010年，随着《喵丸侦探基鲁敏》的御子神莉可、《梦色蛋糕师》的天野莓、《吸血鬼同盟》的米娜·柴佩西等角色的担任提高了作为声优的知名度。拥有明亮的中高音，擅长演任性少女和低
燃少女，但仍可以演优等生、大小姐以至无口女等角色。
2011年10月，因《魔法少女小圆》中担当女主角鹿目圆的出色表现，在“Newtype×マチ★アソビ アニメアワード（新型マチ★アソビ动画大赛）2011”获得声优主演女演员奖。
2011年12月下旬，flying DOG宣布，悠木碧签约成为旗下歌手。
2012年3月2日，获得第6回声优奖主演女声优赏 ，以19岁的年龄成为获得该奖项历代最年少的声优。

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