经历原本以演歌歌手为目标而学习唱歌，后来基于对ACG的热爱接受其所在事务所的建议成为声优。唱功优秀，除配音以外还积极参与音乐活动赚了fans不少钱；2000年加盟King Records。高中就读堀越高等学校，跟堂本刚、友坂理惠以及山口纱弥加等同班；毕业后获颁了“堀越赏”，据说目前只有她和一本满足草彅刚以艺能科毕业而获得该奖赏。2006年，井上喜久子曾经希望水树能够加入十七岁神教“井上喜久子说是17岁，就是17岁！！”「我是水树奈奈，17岁 + XXXX日」「喂、喂～」「声音太小了哦～」据说若本规夫曾想加入，但是被（超严格的考核官）堀江由衣以“只限「充满三十代女性的甜酸」”为理由拒绝。于2009年10月22日在日本正式发售的微软操作系统Windows 7 Ultimate DIY Editon加入了原创的系统OS娘“窗边奈奈美”及其配套系统主题，由水树奈奈担任奈奈美的声优实际上就是代言人；该DIY旗舰版与一般旗舰版的区别仅仅是窗边奈奈美的OS主题，只在日本地区发售。2020年7月7日，在个人博客宣布已于7月6日与一名音乐行业从业者结婚[1]。2020年11月6日，在个人官网宣布怀有一子[2][3]。2021年3月16日，在个人博客宣布第一子顺利出生[4]。2021年9月30日，宣布离开所属20年的Sigma Seven，移籍至新设立的StarCrew事务所。据相关人士透露，水树于2021年7月左右开始与事务所协商，最终做出了此次决定。今后将继续现在的工作，同时更注力于歌手活动上[5]。2021年10月7日，开设个人LINE账号及LINE BLOG。2022年4月23日，所属事务所宣布水树奈奈新型冠状病毒PCR检测呈阳性[6]。5月2日宣布康复，恢复正常工作[7]。