고등학교 시절에 고가 윤, CLAMP의 그림과 캡콤, SNK의 격투게임에 자극을 받아 캐릭터 디자이너의 길을 선택했하게 되었다고 한다. 전문학교를 졸업한 후 유니존 소프트에 입사했다. 오사카에서 일할 수 있는 게임제작회사를 찾아 입사하게 됐는데, 면접 후에서야 성인게임 제작회사라는 것을 알게 되었다고 한다. 그 후 3~4년 그래피커로서 CG를 공부하였고, 1999년에 ‘Be-reave’를 통해 원화가로 데뷔했다. 이후 회사의 주력원화가로서 활약하기 시작했다.

데뷔 초기부터 부드러운 펜선과 화려한 채색 스타일로 주목을 받았으며 우연히 삽화를 맡게 된 라이트 노블 작안의 샤나(灼眼のシャナ)와 스즈미야 하루히의 우울(宮ハルヒの憂鬱)이 그야말로 베스트 셀러가 되며 절정의 인기를 맛보게 된다. 스즈미야 하루히 시리즈 원작자인 타니가와 나가루(谷川流)는 이토 노이지가 누군지도 모르는 상태에서 인터넷 검색 중 발견한 그녀의 일러스트에 반해 작업을 의뢰하면서 생겨난 일이었다. 작안의 샤나 이후 소설 삽화에서 자리를 잡게된 이토 노이지는 텍스트로만 묘사됐던 캐릭터들을 생생하게 그려냈고, 쿄토 애니메이션의 역작 TV 시리즈의 인기까지 얻게 되며 엄청난 반향을 일으킨다.

이후, 화풍을 서서히 바꾸어나가 당사의 2005년 작품 『원모어 피시즈』의 제작단계에서 현재 화풍이 확립되었다. 그녀의 그림은 붓감을 살린 부드러운 선, 매끄럽고 선명한 채색, 좌우로 다소 떨어진 큰 눈이 특징으로 소녀의 표정이나 동작, 머리모양 및 액세서리 등 세세한 부분까지 섬세한 처리를 하는 것으로 관심을 모은다. 최근에는 주요 선을 샤프로 얇게 그리는 경향이 있으며 일반적인 모에 그림과는 다르게 속눈썹을 섬세히 그려넣는 순정만화 부류의 묘사가 돋보인다.

그녀의 펜네임인 이토 노이지의 이토는 SIAM SHADE의 기타리스트인 DAITA (본명: 이토 다이타, 伊藤 大太)에서 왔으며, 노이지는 헤비메탈 록밴드인 SEX MACHINEGUNS의 베이스 담당 NOISY에서 따왔다고 한다. 또한 얼굴을 잘 드려내지 않는 다른 원화가들과는 달리 대외 활동도 적극적인 특이한 일러스트레이터다. 자신이 그렸던 작품이 애니화되면 제작 발표회에 꼭 참석했으며 관련 라디오 프로나 홍보 행사에도 게스트로 자주 출연하는 것으로도 유명한다.