Ia lulus Audisi Kenkyūsei AKB48 Generasi 1 (Angkatan 4) pada 27 Mei 2007. Ia juga termasuk anggota AKB48 yang berasal dari kalangan penggemar. Ketika menonton konser AKB48, seorang anak perempuan penggemar AKB48 yang dikenalnya di arena mengajaknya ikut audisi, "Ayo kita ikut audisi sama-sama."[1] Alasannya ikut audisi karena "Ingin membuat orang menjadi kagum dengan masuk AKB yang sangat disukainya".[2] Setelah lulus audisi, ia pindah ke Tokyo. Sekitar sebulan pertama di Tokyo, ia tinggal bersama Rino Sashihara dan Rie Kitahara. Setelah itu selama dua tahun, Kitahara merupakan temannya sekamar. Bertolak belakang dengan Kitahara yang waktu itu sudah sibuk karena berulang kali terpilih menjadi anggota senbatsu, ia masih terus menjalani kehidupan sebagai siswa.[3]
Di antara anggota AKB48, Shizuka Ōya adalah anggota yang menjalani masa pendidikan terpanjang sebagai kenkyūsei, selama 3 tahun 2 bulan.[4] Berita pengangkatan dirinya sebagai anggota diumumkan bersamaan dengan pengumuman perombakan personel AKB48 seusai malam konser peringatan 135 tahun harian Yomiuri ShimbunAKB 104 Senbatsu Member Sokaku Matsuri di Nippon Budokan, 23 Agustus 2009. Menurut pengumuman, ia dimasukkan sebagai anggota tim A terhitung Oktober 2009,[5] dan secara resmi menjadi anggota Tim A sejak 27 Juli 2010. Di antara pada siswa yang melakukan debutnya di Teater AKB48 pada tahun 2008, dia adalah siswa terakhir yang dipromosikan sebagai anggota. Dia juga satu-satunya siswa Angkatan 4 yang dipromosikan sebagai anggota tanpa pernah tampil di pertunjukan Himawari Gumi. Kenaikan statusnya sebagai anggota hampir bersamaan dengan siswa Angkatan 7.[3]
Setelah dipromosikan sebagai anggota AKB48, masa-masa sulit baginya belum berakhir. Ia dikenal memiliki kepribadian ceria dan selalu gembira. Namun ia terlihat menangis pada acara bersalaman "Heavy Rotation" di Makuhari Messe, 5 September 2010. Antrean penggemar yang mau bersalaman dengannya sudah tidak ada. Ia diperkirakan perlu waktu 1,5 jam untuk meladeni bersalaman. Namun antrean penggemar yang dimilikinya ternyata cepat sekali habis, padahal antrean penggemar untuk anggota AKB lainnya masih panjang. Kepopuleran seorang idola dibuktikan oleh panjangnya antrean pada acara bersalaman. Oleh karena itu, ia kemudian mencari sendiri penggemar dengan cara mengiklankan diri di berbagai tempat keramaian di Tokyo. Ia membawa spanduk bertuliskan nama diri dan membagi-bagikan selebaran. Ia memperkenalkan diri kepada orang-orang yang lewat, dan meminta mereka agar mau menjadi penggemarnya. "Operasi Menambah Penggemar" yang dilakukannya didokumentasikan oleh acara televisi Shūkan AKB. Usahanya ternyata membuahkan hasil. Pada acara bersalaman di Tokyo Big Sight, 8 Januari 2011, antrean penggemar yang mau bersalaman dengannya tidak terputus hingga 9 jam.[6]
Pada pemilihan anggota senbatsu untuk singel ke-22 "Kotoshi mo Gachi desu" dari Mei hingga Juni 2011, Ōya terpilih sebagai anggota terfavorit nomor 25.[7] Hasil tersebut membuatnya disertakan sebagai Under Girls pada singel "Flying Get".
Ia baru terpilih sebagai anggota senbatsu setelah menjadi juara ke-6 pada turnamen batu-gunting-kertas "AKB48 24th Single Senbatsu Janken Taikai". Pada pertandingan pertama, ia mengalahkan Kana Kobayashi, anggota AKB favoritnya sebelum masuk AKB48.[3] Lagu unggulan di singel ke-24, "Ue kara Mariko" adalah lagu pertama yang dinyanyikannya sebagai anggota senbatsu.