花泽香菜从幼稚园开始就以童星身份活动，在当时参加了综艺节目《やっぱりさんま大先生》和电视剧《ガッコの先生》的出演。随后先后加入Big Apple、Five☆Eight、Smile Monkey三个事务所。2003年，14岁的花泽香菜在动画《最终流放》出演荷莉·马德赛因一角，这也是她首次担当声优。
2006年，时为高中三年级的花泽香菜在动画《ZEGAPAIN》出演女主角守凪了子 。随后她在川澄绫子的建议下以及知己好友的鼓励下，离开Smile Monkey移籍到大泽事务所 ，从而正式以声优身份出道。
2007年大学入学，专业为文学部日本文学专业。工作繁忙但也有参加大学合宿和去上课，直到2011年毕业都是半工半读。
2010年12月19日，获得《ノン子とのび太のアニメスクランブル》听众投票选出的“动画大赏2010”最优秀女声优奖。
2011年，因共同出演动画《萝球社！》的缘故，与日笠阳子、井口裕香、日高里菜、小仓唯一起组成了声优团体“RO-KYU-BU!"[6] ，并演唱了该动画的OP和ED。同年8月28日，“RO-KYU-BU!"参加了“Animelo Summer Live 2011”的演出，这是花泽首次在埼玉超级体育馆演出。
2012年2月23日，宣布以个人歌手名义出道，唱片公司为ANIPLEX 。同年3月11日，到香港参加“C3日本动玩博览2012 DAY3”。4月25日，推出个人首张单曲《星空☆ディスティネーション》 。
2013年2月20日，推出个人首张专辑《claire》 ，同年4月17日获得“Fami通大赏 2012”角色声优奖 。
2015年，在第9回声优奖中获得助演女优奖。同年3月，出演电影《君がいなくちゃだめなんだ》（不能没有你），并为电影献唱同名主题歌，这也是她首次在真人电影中担当主演 。
2015年5月3日，在日本武道馆举办个人演唱会，并于同年5月至7月期间进行日本国内五都市的巡演，成为继椎名碧流、水树奈奈、田村由香里、堀江由衣、坂本真绫、茅原实里、宫野真守之后，第八位在武道馆举办个人演唱会的声优 。
2015年7月10日，花泽香菜于杂志《Newtype》上连载的讲述自己的演艺经历及个人轶事的《香菜物语》发售附赠DVD的书籍，DVD的内容则是由花泽担当角色原案的3D动画《Canadian Families》 。
2015年8月，出席第八届厦门国际动漫节，成为其首次在中国大陆的活动。而在此前，花泽还在中国动画《雏蜂》中担任女主角琉璃的日语版配音。

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