Garner hadde dukket opp i flere korte filmer før de ble kastet i en birolle i tv-filmen Tid Dele i 2000. I 2001 ble hun kastet i Larry Clark ‘ s kontroversielle kriminalitet thriller Bully (2001), der hun portrettert Heather Swallers, en tenåring som deltar med hennes venner i et organisert drapet på en av sine jevnaldrende; Clark kastet Garner i filmen etter å ha sett sin ytelse i Mike Mills er kort Arkitektur av Sikkerhet. Filmen, som var basert på virkelige 1993 drapet på Bobby Kent, mottatt gode kritikker.,
Hennes neste store rolle var i en alder av nitten i Martin Scorseses The Aviator (2004), der hun portrettert skuespiller Tro Domergue, midt imot Leonardo DiCaprio som Howard Hughes. I henhold til Garner, hun hadde brune linser til hennes audition for å ytterligere konkretisere Domergue; hun har sagt at hun snublet og falt når du går inn på audition-rommet i front av regissør Scorsese og star DiCaprio. «Jeg trodde jeg hadde mistet jobben,» fortalte hun, «Men jeg tror det var det øyeblikket som fikk det til å fungere tegnet var noen som prøvde å være mye eldre enn hun var.,»Året etter, hun dukket opp i komedie Mann av Huset, og den uavhengige ungdoms drama Thumbsucker (2005), på motsatt side Lou Taylor Pucci og Vince Vaughn. Hun hadde bærende deler i den uavhengige filmer London (2005) og Dreamland (2006), sistnevnte som skaffet henne en Beste Skuespiller prisen på Metoden Fest Independent Film Festival, delt med co-stjerners Agnes Bruckner.,
I desember 2005, Garner spilte i Off-Broadway-produksjonen av Hunden Ser Gud: Confessions of a Teenage Blockhead på Century Center for the Performing Arts, co-starring med Amerika Ferrara, Eddie Kaye Thomas, og Ari Graynor, blant andre. Hun senere dukket opp i to Green Day musikkvideoer, «Jesus of Suburbia» (med Thumbsucker co-stjerners Lou Taylor Pucci) og den uutgitte «Whatsername».
I 2007, Garner dukket opp i en ledende rolle i den kritikerroste drama Lars and the Real Girl som Ryan Gosling er co-worker og kjærlighet interesse., I 2008, hun dukket opp igjen på scenen i et Off-Broadway-produksjonen av Anton Tsjekhov er Seagull motsatt Dianne Wiest, som Nina. Ben Brantley av New York Times, om kritisk til noen deler av produksjonen, roste Garner ytelse blant hennes yngre co-stjerner. Hun hadde en mindre del i komedien Tar Woodstock (2009), og i Disney-filmen G-Kraft (2009), som hun fulgte med en birolle i Gå Avstand (2010), på motsatt side Drew Barrymore. Mellom 2011 og 2012, hun hadde en sentral rolle som Kate Cameron på perioden serien Pan Am, midt imot Christina Ricci.,
Garner var neste kastet i Alexandre Aja er skrekk -, fantasy Horn (2014) med Daniel Radcliffe, og spilte hovedrollen i Livet mini-serien The Secret Life of Marilyn Monroe, midt imot Susan Sarandon som hennes mor.Hun har også dukket opp i den uavhengige filmen En Gang til (2015) med Christopher Walken og Amber Heard. Mellom 2014 og 2015, hun hadde en gjest-hovedrollen på gay-tema-serien Ute, spille søster av hovedrollen, Patrick Murray., I 2019, Garner hadde en bærende del i handlingen film Godzilla: Kongen av Monstre, og spilte også som et føre motsatt Jennifer Carpenter og Morris Chestnut på serien Fienden Innenfor.