2000年，绫濑遥参加第25届HORIPRO TALENT SCOUT CARAVAN获得审查员特别奖出道  。

2001年，绫濑遥在由松本润、铃木杏领衔主演的悬疑推理剧《金田一少年之事件簿III》中作为女演员初次亮相  。

2002年，与秋山菜津子、新井浩文、广末凉子等共同主演了喜剧电影《果酱短片集》。

2003年1月7日，出演的爱情剧《我的生存之道》首播；7月2日，由本木雅弘、菅野美穗、渡部笃郎联袂主演的爱情剧《幸福的王子》播出，绫濑遥在剧中饰演患有先天性心脏病的善良女孩“光石兰”  。

2004年，绫濑遥从723人中脱颖而出，与山田孝之、绪形直人、樱井幸子等合作出演了爱情剧《在世界中心呼唤爱》，她在剧中饰演成绩优秀、运动全能、人缘极佳的美少女“广濑亚纪”，并凭借该角色获得了第42届日剧学院赏最佳女配角奖  、  。