木嶋真優於2000年成為第八屆維尼亞夫斯基國際小提琴比賽（初級組）最年輕的日本得獎者，在音樂界引起哄動。她其後於2011年科隆國際音樂比賽中勇奪冠軍及嘉瑞特大獎，並於2016年第一屆上海艾薩克‧斯特恩國際小提琴比賽贏得冠軍。
2004年，木嶋真優與俄羅斯國家愛樂及史柏華歌夫的演出大獲好評，其中俄羅斯報章讚揚道：「羅斯卓波維契大師稱她為『世界最優秀的年輕小提琴家』是貼切不過的。她超卓的技巧和對音樂透徹的理解令觀眾讚嘆」。翌年，木嶋真優與聖塞西利亞國家學院樂團及羅斯卓波維契、美國國家交響樂團、倫敦交響樂團及巴伐利亞電台交響樂團等合作。她獲《法蘭克福匯報》高度讚賞：「羅斯卓波維契的評價讓木嶋真優一舉成名，就如卡拉揚及馬捷爾分別造就了穆特及漢恩一樣」。
木嶋真優曾多次參與唱片錄音，包括獲亞殊堅納西舉薦與NHK交響樂團灌錄拉威爾的《吉卜賽》，並收錄於《拉威爾：管弦作品》中；她亦推出過兩張個人專輯《夏康舞曲》及《昇》。她於2015年瑞士盧加諾音樂節「阿嘉莉殊計劃」中的演出，也收錄在《阿嘉莉殊與友人》現場錄音唱片中，由華納於2016年5月發行。
木嶋真優現活躍於巴黎及科隆兩地，並經常穿梭歐洲演出。近期重點演出包括參與盧加諾音樂節的「阿嘉莉殊計劃」，以及與日本齋藤紀念樂團及水戶室樂團合作。
木嶋真優曾隨林泉、戸上和代、江藤俊哉、迪蕾、川崎雅夫、小栗町絵及工藤千博等學習。她於2002年獲日本文化廳頒贈獎學金赴海外深造，並於2008及2009年在瑞士小澤征爾國際音樂學院研習。木嶋真優2012年以優異成績於科隆音樂學院畢業，師隨布朗。2015年，她於學院研究院以全級最佳成績畢業，並獲德國國家資歷認證（音樂家）。
木嶋真優演奏用的是1700年製斯特拉瓦爾「前佩特里」名琴，由上野隆司博士借出。
