2004年、草彅剛主演の『僕と彼女と彼女の生きる道』で小柳凛役を演じ、一躍「天才子役」として注目を集め、第40回ザテレビジョンドラマアカデミー賞にて助演女優賞と新人賞をダブル受賞。その後も数々のテレビドラマ、映画、舞台に出演し、2012年の『神様の観覧車』で舞台初主演、2016年の『「終わりのセラフ」The Musical』でミュージカル初出演。2016年の日本テレビ系『エンドライド』のアリシア役でTVアニメにも初挑戦、「エンドライド」プロジェクトの生放送番組『美山加恋のエンドライブ!!』（AbemaTV）にて初MCにも挑戦する。

新 夜逃げ屋本舗 第6話（2003年5月21日、日本テレビ）
Stand Up!! 第1・3話（2003年7月4日・18日- 大和田千絵（幼少期） 役
ハコイリムスメ! 第2話（2003年10月14日、関西テレビ） - 真理子 役
ぶどうの木 里親と子供たちの愛の物語（2003年11月7日） - 荒木 役
あした天気になあれ。 第6話（2003年11月15日、日本テレビ） - まゆ 役
僕と彼女と彼女の生きる道（2004年1月6日 - 3月23日） - 小柳凛 役

志を遂げ、本格的に声優業をスタートしてからは2年ほど。慣れないことはいっぱいあるというが、「プリキュア」で積んだ経験が自信につながってきている。日々のアフレコだけでなく、ライブやキャラクターソングの歌唱など、プリキュアを通して初めて経験したことは多い。そして、今年は二十歳になった1年でもあった。「声優を挑戦しようと思ったのがちょうど10代の最後の年で、二十歳に向けてこれから変わっていこうともがいた年でした。もがいた結果、いまプリキュアとしてかけがえのない仲間に囲まれていることは、本当に恵まれているなと思います」と噛みしめるように語る美山。

多くの先輩女優が演じてきた役だけに、不安も感じているが「今年で15年目になる赤毛のアンは、今まで色んな方が演じてきているので、毎回違うアン・シャーリーなんだなぁと思います。歌唱力が高い方が演じられている年が多いですが、歌は負けないように頑張りたいです」と意気込み「私らしいアン・シャーリーは、これからおけいこで探していきたいですね。今まで続けてこられた方々の想いをしっかりと受けとめつつ、私らしいアン・シャーリーを演じていきます」と力を込める。