高校2年時に初めて訪れた原宿でスカウトされ、アミューズに所属。2006年、テレビドラマ『プリンセス・プリンセスD』の河野亨役で俳優デビュー。2007年1月、平成仮面ライダーシリーズ第8作『仮面ライダー電王』の野上良太郎 / 仮面ライダー電王（声）役で連続テレビドラマ初主演。また、同年8月公開の『仮面ライダー電王 俺、誕生!』で映画初出演・初主演した。2010年1月、NHK大河ドラマ『龍馬伝』の岡田以蔵役で時代劇初挑戦。

2005年、角川映画、ソニーミュージック、Yahoo! JAPAN が合同で実施したスーパー・ヒロイン・オーディション ミス・フェニックスにて審査員特別賞を受賞。同オーディションの受賞者の中では最年少。初仕事は2007年12月1日より放送されたカプコンのゲームソフト『WE LOVE GOLF!』のテレビCM（松原剛監督）。2008年に公開された『トウキョウソナタ』で映画デビューを果たした。その撮影現場で共演者の香川照之・津田寛治と交流し、彼らの仕事ぶりを目の当たりにしたことで女優への決意を強める。

なお、2人の共演は映画『るろうに剣心 伝説の最期編』以来の約3年ぶりで、恋人同士の役を演じるのは初めて。先日、土屋は自身のインスタグラムで「映画『るろうに剣心』で出会わせていただいてからたける先輩、とお呼びして尊敬してきたかた」と佐藤について表現し、「また御一緒する機会に辿りつけたら」と本作の公開前に“再共演”への願いを綴っていたことも話題となっている。

今度は佐藤が、「映画化すると聞いた時から、麻衣役は土屋さんしか浮かばなかった。念願かなって一緒にでき、サポートしたい気持ちはあったけれど、それを考えている時間が僕の役づくりのすべてだった。感謝したいのは僕の方」と相思相愛を強調した。そして、「奇跡」が花言葉の青いバラと「幸せな思いで、忍耐、箱入り娘」が花言葉のホワイトリリーで作った花冠をプレゼント。「お似合いです」と褒めた佐藤に、土屋も「幸せ者です」と笑顔をはじけさせていた。

バラエティ番組に出演すれば、明石家さんまや内村光良、松本人志ら大御所芸人たちを虜にする共演者キラー。映画で共演した若手俳優たちも、彼女を絶賛する。とにかく「いい子」「守ってあげたい」「真面目」と良い評判が溢れている。人気急上昇の俳優・竹内涼真は「太鳳ちゃんは女神様、浄化される」と崇め、菅田将暉は「土屋さんはまっすぐですてきな方」、間宮祥太朗は「顔かたちとか造形美だけじゃなくてキレイな子」と褒めちぎる。

一説によれば、彼女は視力が弱いため、とにかく相手との距離が近いのだとか。楽屋でも共演男優のすぐ近くに寄ってきて、至近距離で相手の顔を見つめながら話すという。さらには、記者会見の場であっても、臆面もなく「○○さん、すごく好き」などと口にしてしまうのだ。「山崎賢人や福士蒼汰など同年代の共演者は“太鳳は俺のことが好きなのか”と素直に思い込んでしまう」（芸能記者）

郷ひろみや松本人志も大絶賛　また、昨年の『紅白歌合戦』で土屋は、郷ひろみ（６１）が歌うバックで妖艶なダンスを披露。熱い抱擁シーンまで見せたが、「あくまで噂ですが、郷ひろみが自ら土屋を指名したらしい」（女性誌記者）さらに、９月１日オンエアの『ダウンタウンなう』（フジテレビ系）では、日頃は辛口のコメントしか出さない松本人志が「かわいい」「娘として完璧」などと土屋を終始、大絶賛。「彼女の天然な魅力は、大御所たちの心も揺さぶっているようですね」（前同）

さて、公開間近の『8年越しの花嫁』で恋人役を演じたW主演の佐藤健は、完成披露試写会で、息のあった掛け合いを見せている。ふたりの共演はこれで4度目だが、恋人役は初めて。土屋は17歳のときから佐藤を「健先輩」と呼んで慕い、佐藤も土屋を女優として尊敬しているという。一方で佐藤は前述の面々ほど、メロメロのデレデレではなさそう。同作プロモーションで様々な媒体にペアで登場し取材を受けている土屋と佐藤だが、「FLIX」2017年12月号 （ビジネス社 ）のインタビューで、佐藤のクールな側面が強調されている。

佐藤への尊敬をたびたび口にし「（健先輩）と同じ時代に生きて、一緒にお芝居出来て良かったです」と繰り返す土屋に、「嬉しいんですけど、共演する相手ごとに言ってるんじゃないかなって（笑）。そんな目で見ています」と鋭い返しをする佐藤。土屋は「全部本気です！　伝わってますか？　健先輩は唯一無二です」と説くが、「本気なんだろうし、伝わってるんだけど、その本気を向ける相手が多いんじゃないかなって。唯一無二が沢山いる気がするんです（笑）」と、佐藤は土屋の“気の多さ”を指摘するのだった。