Rila Fukushima débute une carrière de mannequin en 2003 et se partage entre le Japon et les États-Unis. Elle participe aux campagnes de mode de plusieurs marques (Diesel) et tourne des clips musicaux (Where Are We Runnin’ de Lenny Kravitz).
Elle démarre une carrière au cinéma en 2010 et élargit son audience en intégrant le casting de Wolverine : Le combat de l’immortel (2013) de James Mangold, dans le rôle de la mutante Yukio.
S’ensuivent plusieurs séries télévisées dont les plus connues sont Game of Thrones (personnage de la Prêtresse Rouge de la ville de Volantis) et Arrow (rôles de Tatsu Yamashiro / Katana).
Au cinéma, Rila Fukushima interprète la geisha à la robe rouge dans Ghost in the Shell (2017) de Rupert Sanders, avant d’être dirigée par Takashi Miike dans le film de science-fiction Terra Formars, sorti au Japon en 2016 mais inédit en France. En 2021, elle fait partie du casting d’Annette de Leos Carax, sélectionné pour l’ouverture du Festival de Cannes, et dont les rôles principaux sont tenus par Adam Driver et Marion Cotillard.
