L'attrice interpreta la piccola Mathilda, una famiglia problematica e un presente decisamente non facile, la cui vita si incrocia con quella di Léon, un solitario sicario italoamericano.

Nel film diretto da Michael Mann interpreta la giovane figliastra Lauren del tenente Vincent Hanna, interpretato da Al Pacino.

Nel film diretto da Ted Demme, l'attrice interpreta Marty, una tredicenne innamorata di un uomo molto più grande di lei.

Esordio alla regia per la star di Scrubs Zach Braff. L'attrice interpreta Sam, una ragazza tanto solare quanto stravagante.

Nel film di Mike Nichols l'attrice interpreta Alice, una stripper americana in cerca di fortuna a Londra e ottiene la sua prima nomination agli Oscar come Miglior Attrice non Protagonista.

Nella saga di Star Wars l'attrice interpreta un ruolo chiave: Padmé Amidala, moglie del futuro Darth Vader e madre di Luke Skywalker e Leila Organa.

Nell'adattamento cinematografico della graphic novel di Alan Moore, l'attrice interpreta la giovane Evey Hammond, una ragazza orfana che entra in contatto con il misterioso V.

Nel portare sul grande schermo l'incubo interiore di una giovane ballerina, l'attrice vince un più che meritato Oscar.

Nel cinecomic Marvel diretto da Kenneth Branagh, l'attrice interpreta Jane Foster, astrofisica e futura fiamma del Dio del Tuono interpretato da Chris Hemsworth.

Al fianco di Christian Bale e Cate Blanchett nel film scritto e diretto da Terrence Malick.