1979年静岡県浜松市生まれ。6歳よりピアノを始め、同時にヤマハ音楽教室で作曲を学ぶ。17歳の時にチック・コリアと共演。1999年にボストンのバークリー音楽院に入学。在学中にジャズの名門テラークと契約し、2003年にアルバム『Another Mind』で世界デビュー。2006年12月にはスペースシャワーTV主催イベント「Jammin'」で矢野顕子と共演し話題を集めた。
2008年にはチック・コリアとのアルバム『Duet』を発表。2010年はソロ・ピアノ作品『Place to Be』をリリース（日本国内は2009年発売）し、アメリカのアマゾンのジャズ・チャートで１位を記録。2011年には2作連続参加となったスタンリー・クラークとのプロジェクト作『スタンリー・クラーク・バンド フィーチャリング 上原ひろみ』で第53回グラミー賞において「ベスト・コンテンポラリー・ジャズ・アルバム」を受賞。同年3月にリリースされたアルバム『VOICE』では、彼女自身の原点ともいえるトリオ音楽で新たな可能性に挑戦。メンバーはTOTOなどにも在籍していた伝説的ドラマー、サイモン・フィリップス、不動のスーパー・セッション・ベーシスト、アンソニー・ジャクソンで構成。新たなる最強トリオが誕生した。2013年、『MOVE』の全米発売に合わせ、アメリカで最も権威のあるジャズ専門誌「ダウンビート」4月号の表紙に登場。（日本人としては、秋吉敏子以来33年ぶり2人目）。2014年、上原ひろみザ・トリオ・プロジェクトとして3枚目のアルバム『ALIVE』をリリースし、アメリカのビルボード・ジャズチャート3位のヒットを記録。2015年6月には日本人アーティストでは唯一となるニューヨーク・ブルーノートでの11年連続公演を成功させた。日本国内でも2007年の平成18年度（第57回）芸術選奨文部科学大臣新人賞大衆芸能部門や、2008年「第50回日本レコード大賞優秀アルバム賞」を受賞。2014年の日本ツアーでは全国で4万人を超える動員を記録した。そして2016年2月、リーダー作10作目となる最新アルバム『SPARK』をリリースし、オリコン4位のヒットを記録。なお、同作品は4月1日に全米でもリリースされ、全米ビルボード・ジャズ・チャート(4/23週付)において初登場1位を獲得した。アルバムは、総合ジャズ・チャートに加えて、トラディショナル・ジャズ部門でも首位となり、同部門で1位を獲得したのは日本人アーティストとして初の快挙となった。SLSには2008年、2011年に続き3度目の出演となる。日本が誇るジャズピアニスト、上原ひろみの世界基準のライブは見逃せない！