Es conocida por su papel protagónico como Robin Scherbatsky en la serie de comedia How I Met Your Mother (2005-2014) y por interpretar a Maria Hill en el Universo cinematográfico de Marvel, en la películas The Avengers (2012), Captain America: The Winter Soldier (2014), Avengers: Age of Ultron (2015), Avengers: Infinity War (2018), Avengers: Endgame (2019) y Spider-Man: Lejos de casa (2019).

Su primer papel como co-protagonista en el cine fue en The Slammin' Salmon (2009), junto a Michael Clarke Duncan.

Aparece en la película de superhéroes Los Vengadores, en la que interpreta el papel de Maria Hill.