Koharu Kusumi débute en 2005 avec le populaire groupe de J-popMorning Musume après une audition télévisée nationale en mai, intégrée comme seule sélectionnée de la "septième génération" par le producteur Tsunku qui la présente comme son ace. Elle sort son premier single avec le groupe en août suivant, Iroppoi Jirettai, et son premier album avec lui en , Rainbow 7.
En , en parallèle à sa carrière avec Morning Musume, elle est choisie pour doubler Kirari Tsukishima (Kilari en français), l'héroïne de la série animeKilari (Kirarin Revolution). Devenue populaire chez le public enfant, elle sort de nombreux disques en solo dans le cadre de cette série, incarnant la chanteuse de fiction de la série sous l'appellation Tsukishima Kirari starring Kusumi Koharu (Morning Musume), ou avec les groupes Kira Pika en 2007, puis MilkyWay en 2008, jusqu'à la fin de la série en . Elle interprète également le personnage de Kirari Tsukishima dans le mini-drama liveKira☆Revo+, diffusé entre et janvier 2009 dans l'émission Oha Suta.
De 2005 à 2009, elle sort cinq photobooks en solo, et avec les membres de Morning Musume participe aux émissions télévisées Hello! Morning (2005–2007), Musume Dokyu! (2005), Haromoni@ (2007–2008), et Yorosen! (2008–2009), ainsi qu'aux comédies musicales Ribbon no Kishi en 2006 et Cinderella en 2008. Elle participe aussi aux groupes temporaires Morning Musume Tanjo 10nen Kinentai, créé en 2007 pour le 10e anniversaire des Morning Musume, et ZYX-α en 2009.
En , à la surprise générale, sa graduation (départ) des Morning Musume et du Hello! Project est décidée par son producteur Tsunku pour le , entre deux séries de concerts, après quatre ans et demi d'activité au sein du H!P, alors qu'elle figure pourtant sur les calendriers 2010 du groupe sortis le mois précédent. Aucune réelle raison à ce départ n'est donnée, ni de suite à sa carrière alors officiellement annoncée. Kusumi déclare simplement souhaiter se consacrer par la suite à une carrière dans le mannequinat[1].
Post-Hello! Project
Après son départ du H!P, Koharu Kusumi continue de travailler pour la maison mère Up-Front, mais dans un premier temps sans être intégrée au M-line club, à la différence des autres anciennes Morning Musume transférés précédemment. Depuis son départ, elle présente tous les mardis matins l'émission télévisée pour enfants Oha Suta, dans laquelle elle apparaissait déjà du temps de la série Kilari.
Bien qu'elle ne fasse plus partie du Hello! Project, en est annoncée sa participation à un groupe spécial, Ex-ceed!, créé à l'occasion de l’Exposition universelle de Shanghai, aux côtés de ses ex-collègues du H!P Jun Jun, Lin Lin (Morning Musume) et Miyabi Natsuyaki (Berryz Kōbō).
Le 1er juillet suivant, son propre site officiel est ouvert, et elle est finalement intégrée au M-line club. En décembre suivant, elle joue dans la pièce de théâtre Abe Naikaku avec Natsumi Abe et Kei Yasuda.
Au début de 2011, Kusumi publie un essai autobiographique intitulé 17sai no Tenshoku. Cette année-là, elle forme le groupe Dream Morning Musume avec ses anciennes collègues de Morning Musume, et en parallèle à ses activités de chanteuse et d'animatrice, elle entame une carrière de mannequin chez l'agence Illume Models, tournant dans quelques publicités et posant régulièrement en exclusivité pour le magazine de mode CanCam(en). En , sa chanson Asaasamba enregistrée en 2009 pour l'émission Oha Suta est distribuée en téléchargement légal, et figurera en fin d'année sur la compilation du H!P Petit Best 12. Dream Morning Musume cesse ses activités en 2012.
En 2014, Kusumi interprète un des rôles principaux dans deux drama télévisés, Hossoku! Gal Naikaku diffusé de janvier à mars, et Again!! diffusé de juillet à septembre et adapté d'un manga homonyme. En mars de la même année, elle quitte l'émission Oha Suta, et participe régulièrement à partir du mois suivant à l'émission télévisée musicale Otobake Pops, jusqu'à la fin de sa diffusion en . Elle annonce en qu'elle cessera de poser pour le magazine CanCam après une dernière apparition dans le numéro de septembre suivant. À partir du , elle anime sa propre émission de radio hebdomadaire KoHappy Time sur FM Port, puis une seconde en parallèle à partir d'avril et pendant un an nommée Kusumi Koharu's Mediaship 927 sur BSN, deux radios situées à Niigata.
Le , son contrat avec l'agence J.P Room n'est pas renouvelé, et elle quitte donc le groupe Up-Front et le M-line club. Elle signe en avec l'agence Oscar Promotion. À partir d'avril suivant, elle joue dans la série drama Joshuu Seven, puis dans la série Doctor-X à partir d'octobre. En novembre, elle sort son premier photobook depuis huit ans.
En 2024, elle joue le rôle principal du drama Uri wo waru.
