5歳から東京スイミングセンターで水泳を始め、ジュニア時代から全国大会で活躍。高校3年時に2000年シドニー五輪でオリンピック初出場(100m4位)。2002年釜山アジア大会200mで自身初の世界新記録を樹立すると、翌03年バルセロナ世界選手権では100、200mともに世界新記録で優勝を果たす。2004年アテネ五輪では平泳ぎ2種目において金メダリストに。続く2008年北京五輪では平泳ぎ2冠(100mは世界新)五輪連覇を達成した。1年の休養を経て09年6月から米国を拠点に競技を再開し、その後も国際大会で活躍。2012年ロンドン五輪に出場し、個人種目では100m5位、200m4位に終わったが、400mメドレーリレーで銀メダルを獲得した。2016年4月の日本選手権を最後に現役引退。4回のオリンピックでの通算メダル獲得数は金4、銀1、銅2の7個。務めるなど、多忙な日々を送っている。