Apareció hace poco en la taquillera Sin City, dirigida por Robert Rodriguez. Anteriormente había sido protagonista del filme D.E.B.S. – Espías en acción, que participó en el festival Sundance de 2004. Debutó en la gran pantalla con el hit veraniego A todo gas 2, de John Singleton. Aoki ha sido una de las caras internacionales de Lancôme, una de las compañías cosméticas más importantes del mundo.

Inició su carrera de top model a los 14 años. Durante su etapa de residencia en Londres ascendió rápidamente como una de las modelos más buscadas. Su aspecto mestizo internacional ha establecido a Aoki como figura conocida en todo el mundo, incluyendo el país de origen de su familia, Japón, donde ha trabajado para multinacionales como Shishedo, L’Oréal, Sunsystems, Toyota y zumos Peachtree.

El abundante trabajo de Aoki en la industria de la moda incluye fotografías para Harper’s Bazaar (tomadas por Patrick Demarchelier), la revista Vogue norteamericana (de Steven Meisel), la Vogue británica (de Mario Testino), la revista W Magazine (de Paolo Roversi), The Face (de Ellen von Enwerth), la Vogue francesa, la Vogue rusa, el I.D. magazine y Dutch. Aoki ha aparecido también en la portada de aniversario de la revista Inerview, con una foto tomada por David La Chappelle.

Aoki es una de las modelos favoritas de numerosos fotógrafos y diseñadores, y ha aparecido en numerosas campañas de firmas como Chanel (Karl Lagerfeld), Versace (Steven Meisel), Wella (Ella von Unwerth), Cerrutti (Annette Aurell) y Moschino. Además ha desfilado para Thierry Mugler, Fendi, Gaultier, Givenchy, Ferretti, Ralph Lauren, Yves St Lauren, Bella Freud, Anna Molinari, Versace y Chanel. Ha sido la musa de Karl Lagerfeld y la novia de Chanel durante cinco años seguidos.

Entre sus intereses personales figura la escritura, la fotografía, la poesía, el yoga, el ballet, el karate y el surf.