子役としてCMに出演する兄を見て「私もテレビに出たいな」と芸能事務所に所属し、7歳で子役デビュー。当初人見知りがひどく緊張してオーディションに受からない状況が続いたことから、現場に慣れるため大学の自主制作映画に出演する。 2012年、10歳の時に出演したドラマ『ゴーイング マイ ホーム』で阿部寛の娘役を演じて監督の是枝裕和から「非常に柔軟性があって、勘もすごくいい。何も心配していない」と演技を高く評価され、真剣に役と向き合う共演者の姿を目の当たりにしてそれまでの「楽しいから現場に行く」という感覚から「私も自分じゃない役を演じたい、女優になりたい」と女優の道を志すようになる。以降、『海よりもまだ深く』、『三度目の殺人』、『万引き家族』に起用されて、「蒔田彩珠といえば是枝作品」とも称される是枝作品の常連となる。 2013年にはスペシャルドラマ『ちびまる子ちゃん』でまる子の姉・さきこ役を好演。NTTドコモの注目テレビCM「ドコモ田家」シリーズにショウガクドコモダケ役で出演し、深津絵里と共演した敷島製パン「Pasco 超熟」 のCMでは個性的な少女を好演する。 2015年よりかつて所属していた[いつまで?]シーアンドティー（キャロット）から満島ひかり、安藤サクラらの所属する芸能事務所ユマニテに移籍。2016年11月放送のスペシャルドラマ『五年目のひとり』では渡辺謙との競演で話題を呼ぶ。 2018年、映画『志乃ちゃんは自分の名前が言えない』で同年齢の南沙良とともにダブル主演を務め、映画初主演。劇中ではギター演奏にも挑戦する。同作での演技が評価され、南とともに第43回報知映画賞新人賞および第33回高崎映画祭最優秀新人女優賞を受賞。同年12月にはオーディションを経て音楽劇『道』で初舞台に立ち、ヒロイン・ジェルソミーナ役を演じる。若手俳優の登竜門として知られる大塚製薬「カロリーメイト」のCMキャラクターに起用されるなど、ブレークが期待される10代の若手実力派女優の1人として注目を集める。 2020年、『朝が来る』で第45回報知映画賞助演女優賞を受賞。新人賞から2年での俳優賞は史上最速、18歳での2冠達成は史上最年少。 2021年には同年度前期放送予定の『おかえりモネ』で2016年度前期の『とと姉ちゃん』以来2度目のNHK連続テレビ小説への出演を果たし、清原果耶演じるヒロインの妹役を演じる。