コミカルな演技はナンバーワンの若手女優
主演作「スウィングガールズ」（2004）が25日（日）にフジ系で放送。同作品で、おっちょこちょいだが、思い込んだら一直線に行動する女子高生役をパワフルかつ生き生きと演じ、一気に知名度をあげた上野。演奏シーンは吹き替えなしで撮影されたため、サックス演奏に苦戦しながらも、矢口史靖監督が「（上野の）天然の素材を主人公の友子役に生かしたら、そのままハマった」と語るほどの当たり役となり、2004年度の日本アカデミー賞新人俳優賞を受賞した。以降、地味で平凡な日常から脱却するため“スパイ”になってしまう、どこか抜けている若妻役の「亀は意外と速く泳ぐ」（2005）、母が亡くなったため、大富豪の兄に引き取られて超お嬢様学校に転入するも上流生活になじめずにいる女子高生役の「笑う大天使（ミカエル）」（2005）と、彼女自身のイメージと重なるようなエキセントリックでつかみ所のない役柄が続く。また、フジ系のドラマ「のだめカンタービレ」（2006）で演じたピアノの才能はあるが、奇行癖のある“のだめ”役は、「スウィングガールズ」以上のはまり役となり、彼女の人気を決定づけた。そんなコミカルで特異なキャラクターが多い中、「出口のない海」（2006）では、太平洋戦争下、人間魚雷“回天”の乗員に志願した市川海老蔵演じる主人公をいちずに愛する幼なじみ役をしっとりと演じ、コメディーだけにとどまらない正統派の芝居もできることを証明している。4月から放送されるTBS系ドラマ「冗談じゃない！」への出演も決定し、現在、最も勢いのある若手女優のひとりとなる。