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経歴の項目を見ても判る通り、インターネット文化やいわゆる「アキバ系」のサブカルチャーをバックボーンにして、メジャーシーンにまで上り詰めた人物である。
小学生の頃から秋葉原に通い続け、学生時代には秋葉原でのアルバイトも経験している。自身が秋葉原に拘りのあるオタクであると公言しており、ラジオ番組では幅広くかつマニアックな話題を好む。
桃井「はるこ」という芸名は、映画『2001年宇宙の旅』に登場するコンピューター「HAL 9000」が由来だといわれている。ローマ字表記も「Haruko」ではなく「Halko」が用いられる。
本名も「晴子」である（『ウラモモーイ』内で発言）。また「桃井」は、かつて住んでいた東京都杉並区桃井に由来する芸名である。
愛称「モモーイ」の由来は、YunaSoftの棚井慎一（たないみか）氏の愛称「タナーイ」から。[1]。
非常に特徴的な舌足らずの声質の持ち主で、その声を活かして、ちょっと天然系（あるいは猫被り）な女の子の役を演じることが多い。
掲示板『あやしいわーるど』の支流である『あやしいわーるど@クリスマス島』の古参投稿者でもある。
「初めてメディアで「萌え」と云う言葉を公言したのが、桃井はるこである」と自称している。
浅野真澄や野川さくらと仲が良く、アルバムなどに楽曲提供もおこなっている。
所属事務所は声優事務所としては比較的珍しい給料制、すなわち、自身もいわゆるギャラに基づく歩合制ではなく月給を貰う身である事を明かしている[2]。
プロ野球が好きで、幼い頃からの「東京ヤクルトスワローズ」ファン。東北楽天ゴールデンイーグルスのファンクラブにも、1年目から加入している。
好物はカレーうどん。趣味はTシャツ収集（特にMARS16のファンで、それがきっかけでツアーTシャツのコラボレーションが始まった）。
中学・高校生時代には、女性（一般）アイドルマニアだった。時期的に「アイドル冬の時代」に当たり、特に水野あおいに対する造詣は深い。なお、コンサート等のイベントは、ステージ上で行われたことが全てという考えから、当時より出待ちには否定的である。
高校在学時は後に声優として同業となる千葉紗子と同期。ただし、相互の面識はなかった。しかし、桃井の方は当時すでにジュニアミュージカルの分野で芸能活動をしていた千葉のことを知っていて、親しくなりたいと思っていたが、機会に恵まれなかったという。また、生徒会副会長も務め、文化祭のパンフレットには「ときめきメモリアル」のキャラクター藤崎詩織のコスプレで載っている。なお、高校時代の通学証明書は、綾波レイのコスプレで写っていた。
三才ブックス発行の「ラジオライフ」「ゲームラボ」の愛読者で、過去に三才ブックス主催のイベント「第200回東京ペディション」（1998年12月23日・東京国際フォーラム）には入場者として参加している事がエッセイ本「アキハバLOVE」で書かれている。また「第236回東京ペディション」（2001年12月23日・東京国際フォーラム）ではジャンクハンター吉田とのトークショーでゲスト出演。そして、7年振りに「第320回東京ペディション」（2008年12月23日池袋サンシャインシティ）で念願の再出演を果たし、また、ラジオライフ2008年6月号から「モモーイアンテナ」というコラムを連載開始しており、現在も親交は深いようだ。
2000年2月7日放送のラジオ番組、伊集院光 深夜の馬鹿力において、伊集院光のもとに届いたリスナーの投稿で、当時「ゲームwave」の裏番組、「D's Garage21」に出演していた桃井のことが「ニセ広末」と呼ばれ、伊集院もそれをネタにした[3]。その放送翌日、桃井は自身の日記で伊集院光のラジオのリスナーであったことを明かし、この件について「光栄」とコメントした[4]（なお、翌週のラジオで「数少ない味方を後ろから撃ってしまった」と伊集院を後悔させた）。
ミニ四駆が大好きである。著書『アキハバLOVE』記載のエピソードにちなみ、タミヤから2008年8月に限定コラボレーションモデル第1弾「サンダーショットMk.II桃井はるこSpecial」が出されたほど。なお桃井が初めて作ったのは「レーサーミニ四駆 ホットショットJr.」であり、これも同年11月29日に限定コラボレーションモデル第2弾「桃井はるこ Special Ver.2 ホットショットJr.」として発売された。

声優としての声質と同様に、自身の歌唱法や歌詞についても特徴があり、萌えソングの代表的な歌手の一人である。但し、近年「ワンダーモモーイ」以降で、ロック系の力強い発声にも取り組んだ結果、『瀬戸の花嫁』の主人公・燦役では力強い発声法と台詞回しが可能になって演技の幅が広がり、更に『Kawaii! JeNny』では悪役であるシスターBを怪演し、声優兼歌手としてその評価を上げている。
音楽活動では、作詞・作曲は勿論のこと、編曲に取り組むことも多い。『瀬戸の花嫁』オープニング主題歌「Romantic summer」では、ベンチャーズ風クロマティックラン奏法のギターサウンド（桃井本人はギターが弾けず、デモ段階では実弟が弾いたという）を使ったサーフロック風の編曲が採用され、高い評価を得た。さらに同曲のカップリングの『瀬戸の花嫁』挿入歌「涙一輪」は、桃井のオリジナルとしては初の演歌（ただし瀬戸燦の役名が名義だが）であり、過去のファンクラブイベントでも、石川さゆりの「天城越え」を披露しているなど、萌えソングやロック系以外に演歌調の楽曲にも十分な対応能力を持っている。
近年の音楽作品では、桃井本人の幅広い音楽性への対応能力から、編曲にmanzoを迎えることが多く、2006年1月に『ウラモモーイ』を急病（インフルエンザ）で休んだ時も、代役を依頼している。
ちなみにその時manzoは、番組の全コーナーを「自分には出来ない」と休止して、当時の新譜だった「フルスロットル」など、自身の楽曲をかけながら、ぐだぐだトークを展開していた。
ライブではショルダーキーボードを使いこなす。Roland・AX-1（赤）、AX-7（パールホワイト）の使用機会が多い。AX-1はCDジャケットやPVでも登場するが、ライブではRolandの現行モデルであるAX-7も登場する[5]。また、より軽量のヤマハ・KX5を使用する場合もある[6]。
テクノポップユニットPerfumeは桃井の曲提供で「アキハバラブ」（「打ち水大作戦2007」限定ユニット名「ぱふゅーむ」で発表）というCD+DVDをリリースし、「愛・地球博」のメインステージで打ち水を呼び掛けるとともに、ステージパフォーマンスした。
2009年には桃井本人がレーベルプロデューサーを務めるレーベル「AKIHABALOVE RECORDS」を設立。同時に参加型プロデュースユニット「Summer of Love」も発表した。