1984年，只有9岁的米拉·乔沃维奇开始参加一部电视剧的拍摄。1985年，不到11岁的米拉·乔沃维奇被理查德·阿维顿选中拍摄广告。

1988年，出演个人首部电影《偷月情》。1991年，领衔主演青春爱情电影《重回蓝色珊瑚礁》，她凭借该片提名青年艺术家奖最佳青年女演员。1992年，与克里斯蒂安·史莱特共同主演犯罪喜剧电影《我的子弹会转弯》；同年，由其出演的传记电影《卓别林》上映。

1993年，与杰森·伦敦、乔伊·劳伦·亚当斯联袂主演喜剧电影《年少轻狂》。1994年5月，她以“Milla”这个名字出版了唱片《TheDivineComedy》。1997年，主演由吕克·贝松执导的动作电影《第五元素》，她凭借该片提名第24届土星奖最佳女配角。

1998年，与丹泽尔·华盛顿共同主演运动电影《单挑》。1999年，与约翰·马尔科维奇合作主演剧情电影《圣女贞德》，她在片中饰演帮助法国摆脱英军的圣女贞德。2000年，与杰瑞米·戴维斯共同主演剧情电影《百万美元酒店》。

2002年，与米歇尔·罗德里格兹合作主演科幻动作电影《生化危机》，她在片中饰演安布雷拉的高级管理部门人员爱丽丝；同年，与塞缪尔·杰克逊共同主演动作犯罪电影《追风战警》。2004年，主演科幻动作电影《生化危机：启示录》。

2006年，与卡梅隆·布莱特、尼克·齐兰德等联袂主演的科幻动作电影《致命紫罗兰》上映，她在片中饰演秘密组织专门培养的生化女战士维奥莉特；12月，与斯蒂芬·多尔夫共同主演的犯罪电影《魔鬼交锋》上映。2007年9月23日，由其主演的科幻动作电影《生化危机：灭绝》在美国上映，她凭借该片获得2008年尖叫奖最佳科幻片女主角。

2009年3月，米拉·乔沃维奇登上了意大利版《ELLE》杂志四月号的封面；8月7日，与克里斯·海姆斯沃斯合作主演的惊悚电影《完美逃亡》上映，她在片中饰演从小就是个叛逆的女孩子希德妮；11月，与伊莱亚斯·科泰斯搭档主演的惊悚电影《第四类接触》上映。

2010年，主演的电影《生化危机：战神再生》上映，她凭借该片获得2011年尖叫奖最佳科幻片女主角；同年，与朱诺·坦普尔、杰瑞米·多泽联袂主演剧情电影《下流女孩》；10月，由其主演的惊悚电影《危狱惊情》上映；此外，还获得了第14届好莱坞电影奖聚光灯表现奖。

2011年，在根据法国作家大仲马的小说改编而成的爱情冒险电影《三个火枪手》中饰演米拉迪·德温特，她凭借该片提名木星奖最佳国际女演员、第14届青少年选择奖最佳动作电影女演员；2月，由其主演的喜剧电影《冒牌教练》上映；同年，与比尔·普尔曼合作主演喜剧电影《博比成长记》。

2012年8月，米拉·乔沃维奇登上意大利版《VOGUE》9月刊；9月14日，她主演的电影《生化危机5：惩罚》在美国上映；11月13日，她领衔主演的惊悚悬疑电影《幻影追凶》在中国公映。

2014年，与伊桑·霍克、艾德·哈里斯联合主演犯罪电影《辛白林》。2015年，与皮尔斯·布鲁斯南共同主演动作犯罪电影《幸存者》，她在片中饰演任职于伦敦美国大使馆的签证官凯特·艾伯特；同年，与吉姆·库宁斯、乌比·戈德堡参与配音的动画电影《灵狼传奇》上映，配音的角色为勇敢励志的少年萨瓦。

2016年，由其出演的电影《超级名模2》上映。2017年，主演的动作惊悚电影《生化危机：终章》上映，她在片中饰演冷静，机敏，战斗经验丰富的艾丽西亚·马库斯。2018年，主演动作惊悚电影《蜂鸟》；5月25日，与詹姆斯·弗兰科、苏琪·沃特豪斯共同出演的科幻电影《未来世界》在美国上映。

2019年4月12日，与大卫·哈伯、丹尼尔·金合作出演的动作奇幻电影《地狱男爵：血皇后崛起》在美国上映，她在片中饰演史上最强大的黑暗魔法女巫血皇后；同年，与艾玛·罗伯茨共同主演惊悚电影《天堂山》，她在片中饰演经营着天堂山的邪恶巫婆公爵夫人；7月12日，与王大陆、张榕容联合主演的动作电影《素人特工》上映，她在片中饰演在布达佩斯与反派斗智斗勇的国际特工米拉。

2020年12月4日，与托尼·贾联袂主演的动作电影《怪物猎人》在中国大陆上映，她在片中饰演精英小队的指挥官阿尔忒弥斯。