高校2年生のときに表参道でサロンモデルにスカウトされるが、学校の都合によりその誘いは断る[7]。元々は医師志望であり、私立大学の医学部に現役合格したが[8]、国公立の大学に進学したいという考えから浪人を選び、医学部を諦めて歯学部に進む[4]。大学進学後の2012年よりサロンモデルの仕事を始め、同年8月より読者モデルとして活動[9][10]。大倉士門やこんどうようぢらとともに、「原宿系」の人気男性読者モデルとなる[6][11][12]。2013年に開催された「Samurai ELO×読モBOYS＆GIRLSオーディション」にて1位を獲得し、『Samurai ELO』の専属モデルとなる[13]。

2011年
1月1日、大阪市・難波のNMB48劇場の杮落しとして、『NMB48 1期生「誰かのために」』公演が開催され、選抜メンバー16名のうちの一人として劇場公演デビューした。
3月10日、NMB48第1期研究生25名の中から16人のうちの一人としてチームNのメンバーに選出された。
7月20日に発売されたNMB48のデビューシングル「絶滅黒髪少女」では初センターを務めた。
5月25日発売のAKB48の21stシングル「Everyday、カチューシャ」で、山本彩とともにNMB48から初めて選抜メンバーに選ばれた。

「一時は跳ぶ鳥を落とす勢いだった渡辺の人気に陰りをもたらしたのが、2014年に発覚したモデルの藤田富（23）との熱愛スキャンダルです。週刊誌が渡辺のマンションに1泊して時間差で出てくる2人の写真を掲載、さらに藤田のTwitterの“裏アカウント”も流出。藤田は別に本命の彼女がいて渡辺は遊ばれていただけのようですが、ファンの多くは失望した。それまでNMBの2トップだった渡辺はこれが原因で“失脚”し、今では山本の独擅場となっています」（スポーツ紙記者）

2016年
1月21日、TOKYO DOME CITY HALLにて『高城亜樹・永尾まりや卒業コンサート』が開催される[20]。
2月14日、5月1日にパシフィコ横浜で開催される「唇にBe My Baby」劇場盤発売記念大握手会が、参加する最後のAKB48握手会となることが、AKB48オフィシャルブログで発表される[21]。
3月19日、AKB48劇場で卒業公演が行われる[22][23]。5月1日、AKB48としての活動を終了。