她的家人几乎全部都和桌球运动有关[5]。父母是前筑波大学乒乓球队的队长[6]，两个妹妹也都参与了相关赛事。祖父为山梨大学名誉教授平野光昭，他也曾担山梨医科大学[7]的乒乓球队顾问一职[8]。
她从两岁开始居住于山梨县中央市，小学进入中央市立田富北小学校就读[6]。由于从小就拥有超龄的乒乓球球技，加上输球后时常因不甘心而哭泣等特点与福原爱相似，而被誉为“小爱二世”。
2012年，以11岁的年龄首次参加日本Top 12乒乓球大会（日语：ジャパントップ12卓球大会）[9]。
2014年3月30日，她和伊藤美诚两人以十三岁的年龄在世界巡回赛德国公开赛获得女双冠军，成为了世界巡回赛史上第三年轻的冠军[10]。
紧接著在下周的西班牙公开赛，她不但与伊藤的组合再度夺冠，单打方面也闯入决赛，最后不敌李芬获得亚军。
2016年，她首次参加世界杯乒乓球赛。在中国选手丁宁和刘诗雯皆因伤病退赛的情况下，平野美宇先后淘汰了队友伊藤美诚及新加坡名将冯天薇进入决赛，在决赛4：0击败了台湾的郑怡静，成为史上最年轻的世界单打冠军，也打破了中国选手一直垄断世界杯女单冠军的局面。
2017年，平野美宇出战在无锡举行的亚洲乒乓球锦标赛。在中国队占尽主场之利的情况下，她接连击败了丁宁、朱雨玲和陈梦三位中国选手（后两者更是以3:0横扫），摘得女单冠军，震惊乒坛，使其成为对中国队最大威胁的球员。
亚锦赛之后，平野美宇出战在德国举行的世乒赛，为赛会的女单八号种子，被编入了唯一没有中国选手的四强赛区。一路顺利晋级，在八强赛4-0横扫冯天薇杀入四强。半决赛遭丁宁以4-1复仇，获得铜牌，是自1969年以来日本在世乒赛的首面女单奖牌，意义重大。女双方面，则伙拍石川佳纯，在十六强止步于丁宁和刘诗雯的拍下。