神奈川県座間市の生まれ。本名・松山小雪（旧姓・加藤）。一歳上の姉はモデルで歌手の弥生。県立伊勢原高校３年の在学中に、雑誌『non-no』の読者モデルに応募して、卒業後の1995年から同誌専属モデルとして活動。一度は看護学校に進んだが、モデル業に専念するために中退した。パリ・コレクションにも出演するモデルとしての活躍と並行して、98年のフジテレビのドラマ『恋はあせらず』のヒロインに抜擢され女優デビュー。次第に女優業のウェイトが大きくなっていき、フジテレビ『タブロイド』98、『恋愛結婚の法則（ルール）』99、『ラブコンプレックス』00、TBS『ビューティフルライフ』『池袋ウエストゲートパーク』00など、数々のドラマに出演を重ねた。映画初出演は2000年の堤幸彦監督「ケイゾク／映画 Beautiful Dreamer」。以降、黒沢清監督「回路」01、森淳一監督「Laundry」02の助演を経て、03年にはエドワード・ズウィック監督のハリウッド映画「ラストサムライ」で日本人キャストのひとりに選ばれ、トム・クルーズと共演。政府軍に西洋式戦術を伝授するため来日した米国人将校と心を通わせる日本人女性・たかを演じた小雪に、国際的な注目が集まった。以降も篠田正浩監督「スパイ・ゾルゲ」03、北村龍平監督「ALIVE」03、蜷川幸雄監督「嗤う伊右衛門」04などで多彩な役柄を演じ、山崎貴監督「ALWAYS／三丁目の夕日」05・07では飲み屋の美人女将・ヒロミ役で人気を博した。09年のクリス・ナオン監督による日本の人気アニメの実写映画化「ラスト・ブラッド」ではオニ一族の女ボスに扮し、韓国のスター女優チョン・ジヒョンと共演。森田芳光監督の「わたし出すわ」09では、旧友たちに理由もなく大金を手渡す謎めいた主人公を演じる。テレビドラマはほかに、フジテレビ『アンティーク・西洋骨董洋菓子店』01、『天体観測』02、『僕と彼女と彼女の生きる道』04、『エンジン』05、『不毛地帯』09、TBS『きみはペット』03、『佐々木夫妻の仁義なき戦い』08など。11年４月１日、崔洋一監督「カムイ外伝」09で共演した俳優の松山ケンイチと入籍した。