2010年，出演个人首部电影《Love/Loss》。2011年，凡妮莎·柯比通过BBC时代剧《演播时刻》首次亮相电视荧幕，她饰演了一个社会谋杀受害者；同年，在迷你剧《远大前程》中饰演外表漂亮，内心冷漠、做作的艾斯黛拉。
2012年，出演由罗恩·阿塞尔编导的惊悚片《不毛之地》，饰演一个议会的护士；同年，与塞巴斯蒂安·斯坦、凯蒂·麦克格拉思共同主演迷你剧《迷宫》；此外，她还主演了由契诃夫创作的四幕剧《三姐妹》。
2013年，与希亚·拉博夫等人共同出演的爱情电影《查理必死》上映；同年，在由理查德·柯蒂斯编导的科幻爱情电影《时空恋旅人》中饰演瑞秋·麦克亚当斯的一个笨笨的朋友。
2014年，主演戏剧《欲望号街车》，饰演性格温和的丝黛拉·科尔瓦斯基，她由此获得了第15届伦敦剧院剧迷选择奖最佳戏剧女配角；5月，其主演的战争电影《女王与国家》上映，她在片中饰演了比尔的姐姐Dawn Rohan。
2015年，与查宁·塔图姆、米拉·库妮丝等人共同出演的科幻电影《木星上行》上映，饰演朱庇特·琼斯的朋友凯瑟琳；同年，与杰森·克拉克、乔什·布洛林联合参演了冒险电影《绝命海拔》，饰演幸免于1996年珠穆朗玛峰事故的女性登山家桑迪·希尔；同年，在历史犯罪剧集《弗兰肯斯坦传奇》中饰演了一个贫困的贵妇人。
2016年，在伦敦艾尔美达剧院参演了由契诃夫创作的四幕剧《万尼亚舅舅》；5月，其主演的科幻惊悚电影《杀戮指令》上映，她饰演了一个赛博格反英雄；随后，出演由艾米莉亚·克拉克、山姆·克拉弗林主演的爱情电影《遇见你之前》；此外，她与科林·费尔斯、裘德·洛、妮可·基德曼等人共同主演了传记电影《天才捕手》，饰演美国小说家泽尔达·菲茨杰拉德；同年，在历史剧《王冠第一季》中饰演望自由自在的生活和爱情的玛格丽特公主，她凭借该剧入围了第63届英国电视学院奖最佳女配角。
2017年，其主演的历史剧《王冠第二季》播出，继续饰演玛格丽特公主，她因此获得了第64届英国电视学院奖最佳女配角，入围第70届艾美奖剧情类最佳女配角。
2018年，与汤姆·克鲁斯、丽贝卡·弗格森共同主演了动作电影《碟中谍6：全面瓦解》，饰演精致靓丽、风情万种又杀气逼人的白寡妇；同年，出演了复排剧《朱莉小姐》，该剧改编自瑞典剧作家奥古斯特·斯特林堡创作于19世纪末期的剧本，凡妮莎·柯比饰演了伯爵之女朱莉小姐。
2019年，与詹姆斯·诺顿搭档主演的传记电影《琼斯先生》在柏林国际电影节首映，她饰演了对琼斯给予帮助的《纽约时报》记者Ada Brooks；3月，确认主演科幻电影《星际梦想》；同年，与道恩·强森、杰森·斯坦森联合主演了动作电影《速度与激情：特别行动》，饰演军情六处赫赫有名、身手凌厉的美女特工海蒂·肖。
2020年，出演电影《女人的碎片》，凭借该片获得第77届威尼斯国际电影节最佳女演员，并提名第93届奥斯卡金像奖最佳女主角。
2022年1月14日，主演的电影《意学研究》播出；11月11日，主演的电影《困在心绪里的儿子》在北美上映。
2023年7月14日，主演的系列动作电影《碟中谍7》在北美上映。
