Actrice ayant débutée comme danseuse dans des spectacles, elle se fait remarquer grâce au rôle d'une infirmière dans le film Arrête-moi si tu peux, de Steven Spielberg, mais c'est avec sa prestation de jeune femme enceinte dans le film indépendant Junebug, qui lui permet d'obtenir le Prix Spécial du Jury au Festival de Sundance et une nomination aux Oscars, suivi de son interprétation de la princesse Giselle dans Il était une fois, qu'elle se fait connaître du grand public et de la critique, accédant ainsi au statut de star.

La jeune femme, qui a la facilité à incarner les personnages joyeux, voire candides, comme le prouve Il était une fois, peut aussi alterner les genres, passant de la comédie au film dramatique, comme le prouve son interprétation d'une bonne sœur dans Doute, de John Patrick Shanley, qui lui vaut une seconde nomination aux Oscars du cinéma. Mais elle peut aussi alterner films à gros budgets, comme la comédie familiale La Nuit au musée 2, où elle incarne l'aviatrice Amelia Earhart, personnage à l'opposé des rôles qu'elle a l'habitude de jouer et Julie et Julia, ou des films indépendants ou a faible budget, comme sa participation au long-métrage Sunshine Cleaning. Elle a joué avec des grands noms du cinéma parmi lesquels Kirsten Dunst, Leonardo DiCaprio, Martin Sheen, Will Ferrell, Steve Carell, Tom Hanks, Julia Roberts, Philip Seymour Hoffman, Alan Arkin, Meryl Streep et Ben Stiller.

Mais elle a prouvé qu'elle est également une excellente chanteuse comme le prouvent les interprétations de chansons dans la bande originale du film Il était une fois, notamment Happy Working Song, qu'elle interprétera lors de la 80e cérémonie des Oscars, en 2008.