1998年，加入Stardust Promotion旗下的ANGEL EYES，編號(hào)為No.61，當(dāng)時(shí)年齡為10歲。

　　2005年12月，參加了AKB48第一期的甄選（參加人數(shù)7924人），并且為合格24人之一，加入AKB48。

　　2006年10月25日，以單曲《想見你》正式出道，之后被傳從埼玉縣立大宮武藏野高等學(xué)校（日語：埼玉県立大宮武蔵野高等學(xué)校）退學(xué)以專注演藝事業(yè)。實(shí)際上，在周刊ノースリー部廣播里（2012.04.20），其本人親口證實(shí)，雖然曾留級(jí)一年，但最后順利從高中畢業(yè)。

　　2007年7月3日，與高橋南、峯岸南移籍尾木制作。12月31日，參加第58回NHK紅白歌合戰(zhàn)，作為AKB48的一員，在紅白初登場(chǎng)。

　　2008年9月2日，與高橋南、峯岸南兩人合組no3b，并于同年11月26日發(fā)行單曲《RELAX!》，首周進(jìn)入公信榜第十三名。10月10日，主演電視劇《帥男偶像》（no3b主演）日本首播 ?。11月26日，以no3b為名義的CD發(fā)售。

　　2009年3月18日，以ノースリーブス（no3b）身份，發(fā)行第二張單曲《タネ》。7月8日，在13th單曲選拔總選舉獲得第6名。8月24日，在日本武道館舉行“AKB104選抜組閣祭演唱會(huì)”第三場(chǎng)公演上被宣布移動(dòng)到新TEAM A開始活動(dòng)。 ?11月25日，以ノースリーブス（no3b）身份，發(fā)行第三張單曲《キスの流星》。

　　2010年1月8日，與前田敦子、大島優(yōu)子主演電視劇《真假學(xué)園》日本首播 ?。3月，成為TBS電視臺(tái) AKB48固定番組“有吉AKB共和國”的主持。4月20日開通個(gè)人Twitter，成為成員內(nèi)第二個(gè)開通個(gè)人Twitter的人。4月21日，以ノースリーブス（no3b）身份，發(fā)行第四張單曲《Lie》 。5月，成為雜志《MAQUIA》的專屬模特。6月9日，在17th單曲總選拔獲得第7名。8月4日，以ノースリーブス（no3b）身份，發(fā)行第五張單曲《君しか》。9月15、16日以Team Ogi的名義參加了尾木制作首次舉辦的Team Ogi祭。9月21日，在由猜拳決定的19th單曲選拔中獲得第3名。

　　2011年1月1日，以ノースリーブス（no3b）身份，發(fā)行第一張同名專輯《ノースリーブス》，并且第一次獲得日本公信榜第一名。1月22日，主演的《AKB48紀(jì)錄片：未完待續(xù)》在日本上映 ?。3月2日，以ノースリーブス（no3b）身份，發(fā)行第六張單曲《Answer》 ，并且擔(dān)任動(dòng)漫《惡魔奶爸》的片尾曲。并首周登上公信榜的第二位。6月9日，在22th單曲選拔總選舉上獲得第6名成績(jī)。 ?6月29日以ノースリーブス（no3b）身份，發(fā)行第七張單曲《唇 觸れず》，并首周登上日本公信榜第三位，首周銷量達(dá)到十萬，打破了no3b以往的記錄。7月15日，出演的電視劇《原來是美男》日本首播 ?。9月20日，在由猜拳決定的24th單曲選拔中獲得第13名。她成為參與過所有1st-24th單曲選拔的成員。 ?10月9日，參加日越友好音樂祭。

　　2012年1月27日，主演《AKB48紀(jì)錄片：演出繼續(xù)》在日本上映 ?。6月6日，在東京武道館，AKB48第四次總選舉中排名第七位（票數(shù)54,483）。 ?8月 ，登上了fashion雜志《anan》（MAGAZINE HOUSE）的慣例企畫“SEX特集”的封面與寫真版面。8月10日發(fā)行的以陽菜為表紙的《anan》截止到22號(hào)已經(jīng)賣出60萬部，發(fā)行量達(dá)到了80萬部。8月24日，AKB48 in TOKYO DOME～1830mの夢(mèng)～東京巨蛋演唱會(huì)首日宣布移籍至Team B ?。8月27日，于AKB48劇場(chǎng)舉行“前田敦子卒業(yè)公演”。9月18日，于日本武道館舉行AKB48第29張單曲選拔猜拳大會(huì)，但在第三回合時(shí)輸了給梅田彩佳，這是小嶋陽菜首次未參加單曲選拔 ?。10月13日，主演劇場(chǎng)版《私立馬鹿蘭高校》 ?。11月1日，“組閣后新體制”實(shí)施，正式成為Team B（梅田Team B）的成員。 ?11月3日，作為Team B“Waiting（ウェイティング）”公演初日的登場(chǎng)成員，開始了在新Team的活動(dòng)。 ?

　　2013年2月11日，主演電視劇《So Long!》首播 ?。2月20日，作為代言人為少女內(nèi)衣品牌PEACH JOHN拍攝的新一季廣告播出 完整版在Youtube上播放超過450萬次，榮登日本區(qū)第一。3月15日，主演的深夜劇《メグたんって魔法つかえるの》（小惠你會(huì)使用魔法嗎）漫畫寫真書出版，3月25日于福家書店新宿店舉行握手會(huì)。3月30日，參加TBS 2013 オールスター感謝祭 SP節(jié)目，因猜中mini馬拉松的冠軍而獲得25萬日元獎(jiǎng)金。4月6日，于幕張メッセ劇場(chǎng)盤握手會(huì)上正式提交報(bào)名表，參加AKB48 32ndシングル選拔總決賽。6月8日，在AKB48第五次總選舉中獲得第9位（票數(shù)67424）。 ?9月18日，成為AKB48第33張單曲ハート エレキ的center。 ?

　　2014年2月24日，轉(zhuǎn)籍到Team A。 ?5月30日出演電影《薔薇色的布子》日本首映 ?。6月7日，AKB48第六回選拔總選舉在味之素體育館進(jìn)行了開票活動(dòng)，小嶋陽菜獲得第8名。 ?7月18日，小嶋陽菜出演的日劇《青之炎》在東京臺(tái)深夜放送 ?9月17日 - 于“AKB48 Group 猜拳大會(huì)2014”中獲得2位。 ?

　　2015年，客串1月19日播出的《馬路須加學(xué)園4》第一集 ?，1月25日，入選AKB48第39張單曲碟《Green Flash》十六名選拔成員，和柏木由紀(jì)成為雙center ?。3月24日，新寫真集《どうする？》發(fā)售 ?。6月7日，主演的TBS系SP劇《3個(gè)小鎮(zhèn)故事》首播，在劇中飾演一名一心一意朝著夢(mèng)想努力的積極少女 ?。同年，亦宣布不參加“AKB48第41張單曲選拔總選舉”。 ?

　　2016年4月15日，在臺(tái)灣花漾Hana展演空間舉辦粉絲見面會(huì)。 ?4月18日，首個(gè)冠名節(jié)目《我是小嶋陽菜!》在東京臺(tái)播出。 ?6月18日，於「AKB48第45張單曲選拔總選舉」中使用“にゃんにゃん仮面”的身份參加獲得第16名，并在發(fā)表感言中宣布從將AKB48畢業(yè)。 ?