1980年3月2日、佐賀県佐賀市に生まれる。
ロシア・中国のハーフの母と中国・日本のハーフの父の間に生まれ、
日本の血が1/4流れるクオーターであると、本人が自身のHP等で述べている。

1998年佐賀県立致遠館高等学校、2003年東京学芸大学卒。
同校在学中にハワイ大学に半年間の語学留学経験もある。

2002年に白子のりのCMオーディションに合格、芸能界デビュー。
以後活動の幅を広げ、今日に至っている。

現在、テレビではキャスター、レポーター、女優、歌手、ラジオ、CM、
グラビアモデルまでこなすマルチタレント。
また、競艇のイメージキャラクターも務めており、
毎回、SGレースの表彰式に参加している。

芸名の「まおみ」は本名の「真央美」をひらがなにしたものであり、
その本名は大地真央のファンである父親に命名された。

アマチュア無線技士4級と小学校教員免許の資格を持つ。
アマチュア無線技士の資格は、小学生の時に家族に無理やり取らされた。

学生時代はバスケットボールを8年間プレーしていた。

東京学芸大在籍時、ハワイ大学に短期留学。その時に覚えた英語が話せる。

高校時代、地元のタウン情報誌「月刊タウン情報さが」で取り上げられたことがある。
当時実家は焼肉店を経営しており、『店に来てください』という
短い宣伝のコメントを寄せていた。
もちろん、一般人としてであるが、当時から地元ではひそかに注目されていた。

元々アナウンサー志望であり、試験は地方局では合格したが、
テレビ東京を除く在京キー局4局では最終選考まで残ったものの不合格となってしまった。
もし採用されていたら、各局の2003年度に入社したアナウンサーと同期。

DVD発売記念イベントの時に「いずれキャスターと呼ばれるようになりたい
（当時不倫問題で話題になっていた）山本モナさんみたいに、
せっかく抜てきされても1週間で降りないでいいように身を引き締めて頑張ります」と
受け狙いの発言をしたが、一部からは誹謗にあたるのではないかと非難された。

TBS系「世界ウルルン滞在記」（毎日放送制作）では、
昆虫を常食する村で見事なリポートをこなすなど、内面の強さも魅力的。
同じTBS系「週刊!健康カレンダー カラダのキモチ」（CBC中部日本放送制作）の
2006年8月27日放送分で、加齢臭好きであることを告白した。

2006年12月、HMV渋谷店でDVD発売を記念してのイベントに登場。
“エロかしこい”発言を連発した。

2007年1月13日～1月18日に、競艇において蛭子能収に次いで冠レース「優木まおみ杯」が、
東京都府中市の多摩川競艇場で開催された。
なお蛭子は隣県長崎県の出身で、大の競艇好きとして知られている。

週刊!健康カレンダー カラダのキモチ（CBC製作・TBS系列、2006年4月～）
土曜スタジオパーク（NHK、2006年4月～）
おーい、ニッポン（NHK BS2、2005年5月～）レギュラー
Podcast mix（Inter FM、2006年4月～）パーソナリティ
ズームイン!!SUPER（日本テレビ、2007年3月～）「ズムとく!」リポーター（不定期）
月刊さが温故知新堂（NHK 佐賀県のみ、2007年4月～）

優木まおみの過去の出演番組

週間なびテレビ（NHK BS2、2005年4月～2006年3月）司会
プレミアの巣窟（フジテレビ系列、2005年10月～2006年3月）レギュラー
龍虎飯店（テレビ朝日系列、2005年10月～2006年3月）レギュラー
内村プロデュース（テレビ朝日系列、2005年6月13日放送分）
平成教育委員会（フジテレビ系列、2004年8月29日放送分）
世界ウルルン滞在記（TBS系列、2004年7月25日放送分）
武藤敬司のスポーツ大百科（東海テレビ、2006年11月～2007年1月）
ごきげんよう（フジテレビ系列、2007年5月31日～6月4日）
クイズ!紳助くん（ABC、2007年7月9日放送分）ゲストで稀有な単独トップ賞獲得

白子のり　伊東工務店シリーズ（ギフト編・朝食のり編・お茶漬け編）
　　　　（株式会社 白子、2002年6月～）
全国宅地建物取引業協会連合会イメージキャラクター（2004年1月～）
龍角散 クララ（株式会社龍角散、2005年11月～）
東急東横線（2004年11月～）
ストナ『象の散歩編』（佐藤製薬株式会社、2004年9月～）

優木まおみの出演映画
ドラッグストア・ガール（レポーター役、2004年、松竹）
Girly Jam - Wish（2004年、単館系）

優木まおみの出演Web
フジテレビ公式ホームページ内デジタルコミック
　　　　「少年タケシ」ミス少年タケシ（2006年7月～）
YOU+TV　優木まおみのYOU+ライフ　（2007年6月～）

優木まおみの写真集
マオミノユウキ 2005年9月1日
熱帯夜 2007年1月21日

優木まおみのDVD
The 1st.　2005年8月26日
Maomi size　2005年12月22日
Maomix 2006年7月25日
smart life 2006年10月27日
DVD少年タケシ創刊号　2006年12月8日
熱帯夜　2007年1月21日
Groover 2007年7月27日