2003年，参演个人首部电视剧《急诊室》。
2005年，由其出演的电视剧《桃花坞》首播。
2007年6月9日，出演的家庭喜剧电影《乔娜莎·图米的圣诞奇迹》在美国上映；6月15日，与米歇尔·菲佛、保罗·路德共同主演的爱情电影《情不自禁爱上你》在美国上映，她在片中饰演罗茜渐渐长大的女儿伊兹；9月7日，与詹姆斯·麦卡沃伊、凯拉·奈特莉联合主演的爱情电影《赎罪》在英国上映，在片中饰演单薄、瘦弱而充满了幻想的布里奥妮·泰丽思，她凭借该片入围第65届美国电影电视金球奖电影类-最佳女配角奖、第61届英国电影学院奖最佳女配角奖。
2008年3月13日，与盖·皮尔斯、凯瑟琳·泽塔-琼斯联合主演的爱情惊悚电影《死亡挑战行动》在澳大利亚上映，她凭借该片获得爱尔兰电影电视奖最佳女配角奖；10月10日，与比尔·默瑞、蒂姆·罗宾斯联袂主演的奇幻历险电影《微光城市》在美国上映，她在片中饰演负责地下城市管道作业的莉娜，凭借该片入围爱尔兰电影电视奖最佳女主角奖。
2009年12月11日，与马克·沃尔伯格、蕾切尔·薇姿联袂主演的奇幻惊悚电影《可爱的骨头》在美国上映，她在片中饰演遇害之后从天堂俯视人间的小女孩苏茜，凭借该片入围第63届英国电影学院奖最佳女主角奖，获得拉斯维加斯社会影评人奖最佳年轻女演员奖、菲尼克斯社会影评人奖最佳年轻女演员奖。
2010年7月17日，参与配音的动画电影《借东西的小人阿莉埃蒂》在日本首映。
2011年1月21日，与艾德·哈里斯、吉姆·斯特吉斯联袂主演的剧情电影《回来的路》在美国上映，她在片中饰演从集体农场逃出来的孤女，并凭借该片获得爱尔兰电影电视奖最佳女配角奖；4月8日，与艾瑞克·巴纳、凯特·布兰切特共同主演的动作惊悚电影《汉娜》上映，她在片中饰演有力量、有毅力、更有战士一般聪敏的汉娜，她凭借该片获得爱尔兰电影电视奖最佳女主角奖、美国女性电影记者联盟动作类最佳女演员奖。
2013年3月29日，与麦克斯·艾恩斯、杰克·阿贝尔联合主演的动作冒险电影《宿主》在美国上映，她在片中饰演移植于梅兰妮身上的外星人漫游者，凭借该片入围美国青少年选择奖科幻/奇幻类最佳女演员奖；5月31日，与杰玛·阿特登、萨姆·赖利共同主演的奇幻惊悚电影《拜占庭客栈》上映，她在片中饰演害羞胆小，梦想成为一名作家的埃莉诺，她凭借该片获得爱尔兰电影电视奖最佳女主角奖；6月7日，与阿丽克西斯·布莱德尔合作主演的剧情电影《紫罗兰与雏菊》上映；11月8日，与乔治·麦凯、汤姆·赫兰德联合主演的动作惊悚电影《我的生存之道》在美国上映。
2014年3月7日，与拉尔夫·费因斯、托尼·雷沃罗利等共同主演的悬疑电影《布达佩斯大饭店》上映，她在片中饰演性格坚毅、勇敢的蛋糕房职工阿加莎；3月28日，参与配音的冒险动画电影《驯龙骑士》在中国上映；4月20日，与马特·史密斯、克里斯蒂娜·亨德里克斯联袂主演的悬疑电影《迷河》在戛纳首映。
2015年，与艾米莉·理查兹、多姆纳尔·格利森联合主演爱情喜剧电影《布鲁克林》，她在片中饰演安静、谦逊同时又散发着光芒的艾莉丝，凭借该片入围第88届奥斯卡金像奖最佳女主角奖，获得第18届英国独立电影奖最佳女主角奖、第14届华盛顿影评人协会奖最佳女主角奖。
2017年5月11日，与安妮特·贝宁、伊丽莎白·莫斯合作主演的爱情喜剧电影《海鸥》上映；9月7日，与比利·霍尔、艾米丽·沃森合作主演的剧情电影《在切瑟尔海滩上》在多伦多国际电影节首映，她在片中饰演出生在一个保守富人家庭的弗洛伦斯；11月3日，与劳里·梅特卡夫、卢卡斯·赫奇斯联袂主演的喜剧电影《伯德小姐》上映，她凭借该片入围第90届奥斯卡金像奖最佳女主角奖、第71届英国电影学院奖最佳女主角奖，获得第75届金球奖音乐/喜剧类电影最佳女主角奖。
2018年，与玛格特·罗比、大卫·田纳特合作主演的剧情电影《玛丽女王》上映，她在片中饰演从五岁起就在法国成长的法国王后玛丽·斯图尔特；随后，与本尼西奥·德尔·托罗、阿德里安·布劳迪联合主演爱情喜剧电影《法兰西特派》。
2019年3月，与凯特·温斯莱特合作主演爱情电影《菊石》；12月25日，与艾玛·沃特森、提莫西·查拉梅合作主演的剧情电影《小妇人》上映，她凭借该片入围第92届奥斯卡金像奖最佳女主角奖、第77届美国电影电视金球奖电影类-剧情类最佳女主角奖；12月，西尔莎·罗南被《卫报》评为 “年度十佳女演员”。
2021年6月，主演由加斯·戴维斯执导科幻惊悚片《敌人》；7月30日，与山姆·洛克威尔合作主演谋杀悬疑惊悚片《看他们如何逃之夭夭》，她在片中饰演过分热情的新手警察。
