Garner war in mehreren Kurzfilmen aufgetreten, bevor sie im Jahr 2000 in einer Nebenrolle im Fernsehfilm Time Share besetzt wurde. 2001 wurde sie in Larry Clarks umstrittenem Krimi Bully (2001) besetzt, in dem sie Heather Swallers porträtierte, einen Teenager, der mit ihren Freunden an einem orchestrierten Mord an einem ihrer Altersgenossen teilnimmt; Clark warf Garner in den Film, nachdem sie ihre Leistung in Mike Mills ‚ Kurzfilm Architecture of Assurance gesehen hatte. Der Film, der auf dem realen Mord an Bobby Kent von 1993 basierte, erhielt Kritikerlob.,
Ihre nächste große Rolle kam im Alter von neunzehn Jahren in Martin Scorseses „Aviator“ (2004), in dem Sie porträtiert die Schauspielerin Faith Domergue, gegenüber Leonardo DiCaprio als Howard Hughes. Laut Garner trug sie braune Kontaktlinsen zu ihrem Vorsprechen, um Domergue weiter zu verkörpern; Sie hat gesagt, dass sie stolperte und fiel, als sie den Vorsprechraum vor Regisseur Scorsese und Star DiCaprio betrat. „Ich dachte, ich hätte den Job verloren“, erinnerte sie sich, “ Aber ich denke, es war dieser Moment, in dem es funktionierte Der Charakter war jemand, der versuchte, viel älter zu sein als sie.,“Im folgenden Jahr trat sie in der Komödie Man of the House und dem unabhängigen Teenie-Drama Thumbsucker (2005) gegenüber Lou Taylor Pucci und Vince Vaughn auf. Sie hatte Nebenrollen in den Independent-Filmen London (2005) und Dreamland (2006), von denen letztere ihr einen Preis als beste Schauspielerin beim Fest Independent Film Festival einbrachten, gemeinsam mit Co-Star Agnes Bruckner.,
Im Dezember 2005 spielte Garner in der Off-Broadway-Produktion von Dog Sees God: Confessions of a Teenage Blockhead im Century Center for the Performing Arts mit, unter anderem mit America Ferrara, Eddie Kaye Thomas und Ari Graynor. Später erschien sie in zwei Green Day-Musikvideos, “ Jesus of Suburbia „(mit Thumbsucker-Co-Star Lou Taylor Pucci) und dem unveröffentlichten“Whatsername“.
2007 trat Garner in einer Hauptrolle in dem von der Kritik gefeierten Drama Lars and the Real Girl als Ryan Goslings Mitarbeiter und Liebesinteresse auf., 2008 trat sie erneut auf der Bühne in einer Off-Broadway-Produktion von Anton Tschechows The Seagull gegenüber Dianne Wiest als Nina auf. Ben Brantley von der New York Times, obwohl kritisch gegenüber einigen Elementen der Produktion, lobte Garners Leistung unter ihren jüngeren Co-Stars. Sie hatte eine Nebenrolle in der Komödie Taking Woodstock (2009) und im Disney-Film G-Force (2009), dem sie mit einer Nebenrolle in Going the Distance (2010) gegenüber Drew Barrymore folgte. Zwischen 2011 und 2012 hatte sie eine Hauptrolle als Kate Cameron in der Periodenserie Pan Am, gegenüber Christina Ricci.,
Garner wurde als nächstes in Alexandre Ajas Horror-Fantasy Horns (2014) mit Daniel Radcliffe besetzt und spielte die Titelrolle in der lebenslangen Miniserie The Secret Life von Marilyn Monroe, gegenüber Susan Sarandon als ihre Mutter.Sie erschien auch in dem independent-film One More Time (2015) mit Christopher Walken und Amber Heard. Zwischen 2014 und 2015 hatte sie eine Gastrolle in der schwulen Serie Looking und spielte die Schwester der Hauptfigur Patrick Murray., Im Jahr 2019 hatte Garner eine Nebenrolle im Actionfilm Godzilla: King of the Monsters und spielte auch als Hauptrolle gegenüber Jennifer Carpenter und Morris Chestnut in der Serie The Enemy Within.