Diplômée de l'école de musique de Kunitachi, elle débute ses activités de compositrice et arrangeuse classique pendant ses années d'étude, aussi bien dans les musiques d'ambiance qu'à la télévision et au cinéma. Elle compose sa première symphonie, Orasho, lorsqu'elle était encore en école de musique. Grâce à sa capacité à manier aussi bien l'orchestration que la MAO, elle parvint dès le début des années 1980 à travailler dans de nombreux genres et pour de nombreux média. Elle remporta plusieurs prix dont le Mainichi Film Contest Award et Japanese Academy Award for Music à plusieurs reprises.

Ses premiers travaux ont été des compositions pour la radio japonais et la télévision (notamment la NHK), pour des programmes télévisées, des feuilletons (Drama), des films publicitaires ou encore des documentaires.

Rapidement, elle composa pour des jeux vidéo, dont le plus célèbre, le jeu d'aventure Ico sur Playstation 2. Elle est cependant surtout connue pour son travail sur la série de films Godzilla (trois long-métrage au total, réalisés par Masaaki Tezuka). Elle a notamment composé la musique de la série d'OAV Queen Emeraldas, du très populaire anime Fullmetal alchemist et de son adaptation cinématographique, Fullmetal alchemist: conquérant de Shambala. Elle a également travaillé sur la bande originale du jeu Legend of Legaia sur Playstation puis sur sa suite, Legaia Duel Saga (Playstation 2), en équipe avec les compositeurs Yasunori Mitsuda et Hitoshi Sakimoto. Son travail sur les musiques de la série télévisée Arc the Lad et le jeu Arc the Lad III mérite également d'être noté. Elle a plus récemment participé à l'arrangement et l'orchestration du jeu The Legend of Zelda: Twilight Princess.

À côté de ses activités pour la musique illustrative, Michiru Ōshima est également compositrice et arrangeuse classique, travaillant avec de nombreux orchestres et solistes du monde entier. Elle intègre en 2011 le projet In 27 Pieces: The Hilary Hahn Encores de la violoniste américaine Hilary Hahn1.