2004年，她被选中在战争大片《狂风女神》中担负环节角色。该片汇集了小说家福井晴敏、金牌建造人龟山千广、名导演靠谡嫠玫纫桓删英，主演阵容则包孕了役所广司、妻夫木聪等，然而在片中饰演德日混血美少女的香椎此前只在两部电视剧中有过一点表演经验。
2005年是香椎在影坛站稳脚跟并打开场面的一年，这年有四部她出演的电影上映，除了《狂风女神》，还有《琳达琳达》、《
大停电之夜》和《笨贼丧擒救世主》，她凭仗《琳达琳达》中的不俗表现获得了山路文子电影新人奖。
2006年7月8日，介入拍摄的电视剧《我的老板，我的英雄》在日本首播。9月16日，与小田切让、高田纯次、光石研主演的电影《国宝山椒鱼》在日本上映。
2007年1月8日，与速水重道主演的电视剧《
东京塔》在日本首播，饰演佐佐木真奈美。1月27日，介入拍摄的电影《梦十夜》在日本上映。4月3日，主演的电影《地球上只要咱们两人》在德国上映。4月4日，介入拍摄的电影《
黄色的眼泪》在日本上映。4月至7月时代，由于大学课程关系须于加拿大留学三个月进行语言留学研修，艺能流动暂停。10月，艺能流动重开，并表演电视剧《有闲俱乐部》。10月27日，与玉山铁二、洼冢俊介主演的电影《午夜进行曲》在日本上映，饰演黑川千惠。12月17日，介入拍摄的电视剧真人版《名侦察柯南》在日本首播。
2008年10月20日，与堀北真希、北川悠仁、公共诚治主演的电视剧《爱无罪》在日本首播，饰演樱井美月。12月6日，介入拍摄电影《252发明幸存者》日本上映。
2009年2月23日，与加藤罗莎、释由美子、水川麻美主演的电视剧《各血型女人结婚的方式》在日本首播。4月17日，与松田翔太、木村v一主演的电视剧《名侦察守则》在日本首播。
2010年5月22日，介入拍摄电影的《热血拳击》在日本首映，饰演高津耀子。10月18日，与伊藤淳史、井浦新、柄本明主演电视剧《丛林的牵牛花》在日本首播。
2012年7月16日，与洼田正孝、尾原光、千代将太主演的电视剧《走马灯股份有限公司》在日本首播。
2013年拍摄电视剧《黑锻练》时代，因怀胎回响反映不能不退出剧组，香椎由宇在剧中饰演神奈川县警察出格科学搜查研究所的法医学研究员泽真智子。
