Юки Мио в начальной школе входила в состав духового оркестра, где играла на кларнете.
Актерская карьера Юки началась в 2012 году, когда она победила на конкурсе «37th Horipro talent scout caravan». Она смогла обойти 29 521 претенденток.
14 ноября 2012 года девочка дебютировала в качестве певицы с кавер-песней «Kagami no Naka no Watashi: I am a Princess», взяв псевдоним Юки Мио. В октябре того же года она появилась в рекламе «Kyocera Tech», а ровно через месяц выпустила первый фото-бук.
В апреле 2013 года Юки Мио дебютировала в качестве актрисы, снявшись в дораме «Лестница из облаков» («Kumo no Kaidan»). В сентябре того же года в фильме «Летающая золотая рыбка и Тайна Мира» («Sora Tobu Kingyo to Sekai no Himitsu») она исполнила первую главную роль. В июне она сыграла роль Каоруко Онодэра в дораме «Амачан» («Amachan»), главная роль в которой досталась Рэне Нонэн.
24 февраля 2015 года агентство девочки объявило, что Юки возьмёт небольшой отпуск из-за болезни. Спустя пять месяцев она вернулась к работе, сыграв роль Ниа в адаптации манги «Тетрадь смерти» («Death Note»). Ради съёмок в этом проекте актрисе пришлось коротко подстричься.
В марте 2015 года Юки выпустила сингл «Oshiete, Kamisama / Sayonara Mata Aoune», который стал главной темой к фильму «Фантастические девушки» («Deeree Girls») с её участием. Кроме того, Юки вела достаточно популярный блог под названием «happy & smile ★ Mio», но в конце июля 2015 актриса закрыла сайт, создав вместо него аккаунт в Instagram.