上小学的时候观看了《橙色岁月》，对其中饰演主角的柴崎幸的演技感到敬佩。从那时候起以她作为目标而努力朝着演艺界发展。
为了能进入自己所憧憬的艺人所在的事务所，而在两年后参加了stardust的试镜并被录取。
山下莉奥2007年作为『Hana*chu→』的专属模特而活跃于时装界。
2008年主演日剧《东京少女山下リオ》，同年又主演了由人气动漫改编的真人版电影—《魔法使的注意事项》。
2017年，出演爱情电影《夜以继日》 。
2020年5月7日，她与濑户康史合作出演的舞台剧《错失母亲》开演 。
2021年2月26日，参演由门胁麦、水原希子剧情片《东京贵族女子》上映。 主演3月25日，参演的电视剧《RISKY》播出 。6月18日，参演能年玲奈自导自演电影《蝴蝶结》，山下饰演冷静拥有热情的挚友平井 。
家人：父母、两个姐姐（长姐是东宝艺能的大冢ちひろ）