Yūko Takeuchi wurde bereits mit 18 Jahren durch ihre Rolle der Tomoko Ōishi in der Literaturverfilmung von Regisseur Hideo Nakata nach dem Bestseller The Ring von Kōji Suzuki vor allem in Japan zum Star.[2] Sie wirkte danach in zahlreichen Kino- und Fernsehfilmen sowie in mehreren Fernsehserien ihres Heimatlandes. Dabei wurde sie vorwiegend in Haupt- oder wichtigen Nebenrollen besetzt. Komplexere Fernsehrollen spielte sie unter anderem als Noriko Shimura 2001 in der Fernsehminiserie Shiroi kage, des Weiteren in der Fernsehserie Pride, wo sie 2004 in 11 Episoden den Charakter der Aki Murase verkörperte oder in der Fernsehserie Fukigen na scene 2005, wo sie in 11 Episoden den Part von Aoi Yoshiko spielte. Darüber hinaus sah man sie 2008 in der dramatischen Serie Bara no nai hanaya.
Als Schauspielerin gewann Takeuchi in ihrer Karriere verschiedene Preise und Nominierungen. So war sie in den Jahren 2004, 2005 und 2006 insgesamt dreimal für den Award of the Japanese Academy als Beste Hauptdarstellerin nominiert. Des Weiteren gewann sie in ihrer Heimat den Nikkan Sports Film Awards und 2008 mehrfach den Kinema Junpo Award. International bekannt wurde sie zwischen 2009 und 2010 dann vor allem durch ihre Rolle als Keiko Arashida in der US-amerikanischen Science-Fiction-Fernsehserie FlashForward.
Yūko Takeuchi war von 2005 bis 2008 mit dem Schauspieler Shidō Nakamura verheiratet. Aus der Ehe ging ein Kind hervor. Takeuchi wurde am 27. September 2020 tot in ihrem Appartement aufgefunden. Tokios Polizeibehörde geht von einem Suizid durch Erhängen aus.[3]