父亲美日混血，母亲日本人。JJ杂志模特出身。日本大热的若手女优。家里四姊妹中最小的一个。黑木与堀北曾合拍摄暧昧百合写真《MissMatch》。
2008年3月25日，获得意大利奢侈品牌Bvlgari颁发的第十届《BVLGARIBrilliantDreamsAward》，明纱被赠予价值6000万日元的钻饰。6月21日，黑木明纱作为歌手出道。同时代言au的手机新机种“Sportio/W62T”（东芝制），手机配信发行首支单曲《LikeThis》，是R&B类型的舞曲。10月，明纱出演富士电视台50周年台庆剧《风之花园》二番（白鸟琉衣）。
2009年2月26日，黑木明纱担任EmporioArmani2009年度日本地区代
言人，成为日本时尚界新宠；同月在由香港著名导演李志毅执导，改编自日本人气漫画的同名电影《舞吧！昴》中担任主演。4月8日，黑木明纱发行首张个人音乐专辑《Hellcat》，正式迈入日本乐坛。7月，黑木明纱主演押井守导演的科幻电影《突击少女》（ASSAULTGIRLS），该片于同年12月19日在日本上映。10月初，明纱出演山崎贵导演的真人动漫电影《宇宙战舰大和号》女主角森雪，与木村拓哉共演，黑木的演绎事业又上一台阶。该片2010年12月上映。
2010年1月13日，黑木明纱与法国著名品牌L'Oréal（欧莱雅）签约，她今后将作为该品牌的“颜”在世界活动。深受资深贵妇杂志25ANS钟爱。从07年至今不仅是该杂志长期特邀模特，更在2010年创下连登该杂志7个月（持续中）封面的记录。5月22日，明纱受邀参加“GirlsAward2010”，并在这次活动上举行自己的首场LIVE，与金俊秀、青山黛玛、泽尻英龙华、西野加奈、BENI等歌手同场表演。黑木明纱于10月6日，在东京・惠比寿花园大厅内，举行首次单独LIVE。参与主演的喜剧片《矢岛美容室电影版：寻梦内华达》，合作演员“矢岛美容室”的3位成员。参与拍摄由香港、韩国、新加坡、日本四地精英团队跨国打造的传奇影片《非常舞者》，合作演员桃井薰、高雅拉、周洁等。
2011发行单曲《WiredLife》并初次作为动漫《青之驱魔师》ED。初次出演富士春季月9，夏季连投EX台金11《JIU警视厅特殊犯搜查系》并主演。参演由富士电视台和东宝映画联合制作的《女神的报复》系列第二部，《安达卢西亚：女神的报复》，扮演角色银行职员新藤结花，电影6月25日上映。
2013年参演《鲁邦三世》真人电影，黑木明纱饰峰不二子。
2015年，黑木明纱主演NHK于9月22日开播的火十档剧集《DESINERBABY-速水警官产假前的疑难案件-》，在剧中饰演怀孕八个月的刑警速水悠里。