С детских лет девочку готовили к карьере на телевидении. В возрасте 12 лет она участвует в седьмом конкурсе красоты Zen-Nihon Kokuminteki Bishōjo Contest и завоёвывает специальный приз жюри, что дает ей возможность начать работу модели в рекламном бизнесе.
В 1999 году Ая вместе с Мами Нэдзики, Май Фудзией и Манами Нисиваки создаёт поп-группу (J-Pop) Z-1, которая после записи пяти синглов распадается. В 2001 году заключает договор с фирмой Pony Canyon и начинает сольную карьеру. Первый соло-сингл под названием "Pureness", вышел в августе 2002 года и имел успех, заняв призовое место в чарте синглов Oricon.
Весной 2003 года увидел свет первый альбом Уэто "Aya Ueto", который занял пятое место в чарте альбомов в Японии 2003 года. Впоследствии певица записывает еще не один альбом, которые также становятся успешными. За время сольной карьеры она сотрудничала с Тэцуро Ода, Рёдзи (из Ketsumeishi), Тосихико Такамидзава (из The Alfee), Токо Фуруути и Суругу Симабукуро (из Begin).
Дебютировала как актриса в 2000 году в семейной дораме "Вытри слезы".
В следующем году Уэто сыграла небольшую роль в сериале "Кинпачи-сенсей: классный руководитель 3Б Сезон 6", которая принесла ей первую популярность как актрисы. Ее героиней была школьница с Gender Identity Disorder.
Еще большее признание зрителей актрисе приносит одна из ведущих ролей в фильме режиссера Китамура Рюхэй исторической драме-боевике "Азуми", которая вышла на экраны в 2003 году. Это экранизация одноимённой манги 1994 года автора Кояма Юу, которая получила премию Превосходства в 1997 году на Japan Media Arts Festival и Shogakukan Manga Award в 1998 году. Продолжение фильма "Азуми 2: смерть или любовь" выходит в 2005 году. За роль в первой части Уэто получает заслуженные награды - премию Японской академии киноискусства в таких категориях как Лучший молодой исполнитель и Наиболее популярный актёр, а также номинирована на категорию Лучшая исполнительница главной роли. Выход первой части фильма о средневековой Японии, десяти детях-сиротах и искусстве боевых единоборств, совпал с выходом ее дебютного альбома "Aya Ueto" весной 2003 года, что еще сильнее упрочило ее успех.
По результатам опроса CMDB В 2005 году девушка занимала первое место в рейтинге любимых рекламных талантов среди женщин.
В дальнейшем Уэто Ая продолжает сниматься в телесериалах, создаваемых на основе спортивных манг - весной 2005 года она снимается в главной роли в спортивном сериале про волейбол "Атака номер один". Здесь она также исполняет свой сингл Yume no Chikara, вышедший на седьмое место в чарте синглов Oricon, и проданный в более чем 85 тысячах экземпляров.
В 2007 году актриса пробует себя в озвучивании анимационного фильма "Рояль в лесу".
Школьная картина "Вишнёвый сад" выходит на экраны в 2008 году.
Романтическая комедийная дорама "Охота за браком", в которой Уэто играет главную роль выходит на экраны телевидения в 2009 году.
В 2010 году принимает приглашение сотрудничать с актерским кастом в романтической дораме "Падающая звезда".
В последующие годы актриса снимается в проектах различных жанров: фантастическая комедия "Римские термы" (2012), в которой Уэто снялась с Абэ Хироши и Китамура Казуки; продолжении комедии "Римские термы" - фильме "Римские термы 2" (2014), драма "Я взлетаю в небо на инвалидной коляске" (2012), драматический сериал "Ханзава Наоки" (2013).
В 2014 году Уэто приглашают на ведущую роль в романтической драматической дораме "Дневные красавицы", в которой она сотрудничает на съемочной площадке с актерами Ито Аюми, Китисэ Митико, Ито Хидэаки, Китамура Казуки, Сузуки Косуке и Сайто Такуми. Это дорама о любви, об измене, о людях вокруг них. В 2017 году актриса снимается в полнометражном романтическом фильме "Дневная красавица", продолжении дорамы "Дневные красавицы".