1994年，艾米·亚当斯参演的个人首部正式音乐剧作品《歌舞线上》在美国科罗拉多州博尔德晚间剧场（Boulder's Dinner Theatre）上演；不久后，她前往丹佛，在当地的文化广场音乐厅（Heritage Square Music Hall）和乡间晚间剧场（Country Dinner Playhouse）继续工作。1996年，由于她在音乐剧《万事成空》中的表演得到了剧场艺术总监Michael Brindisi的赏识，她在总监的邀请下，开始在明尼苏达州的昌哈森晚间剧场（Chanhassen Dinner Theatres）工作。

1999年，由于肌肉拉伤，她暂停了自己在昌哈森晚间剧场的工作，在休养期间，她参加了喜剧片《美丽比一比》的试镜，并成功获得了出演该片的机会，在片中饰演一名啦啦队队长；同年，在同片演员柯尔斯蒂·艾利的鼓励下，她开始前往洛杉矶发展。2002年12月，合作导演史蒂文·斯皮尔伯格，参演的犯罪题材电影《猫鼠游戏》在美国上映，她在片中饰演年轻可爱但缺少自信的护士布兰达·斯特朗，与莱昂纳多·迪卡普里奥、汤姆·汉克斯出演对手戏。

2005年1月24日，主演的家庭题材电影《六月虫》在圣丹斯电影节上映，她在片中饰演敏感善良、乐观健谈的孕妇艾什莉，凭借该片她提名了第78届奥斯卡金像奖最佳女配角、第12届美国演员工会奖电影类最佳女配角，并获得了第11届评论家选择奖电影类最佳女配角、第21届圣丹斯电影节美国剧情片单元评审团特别奖最佳表演、第21届独立精神奖最佳女配角、第15届哥谭独立电影奖最佳突破演员、第40届美国国家影评人协会奖最佳女配角；1月27日，携手导演克莱尔·基尔纳，主演的喜剧电影《结婚纪念日》在美国上映，她在片中饰演青春靓丽却又自私自负的艾米。

2006年4月，主演的剧情电影《明天也要作伴》在美国限定上映，她在片中饰演即将结婚的Elise。2007年10月，领衔主演的童话题材电影《魔法奇缘》在伦敦电影节上映，她在片中饰演美丽善良的公主吉塞尔，凭借该片她提名了第65届美国电影电视金球奖电影类音乐/喜剧类最佳女主角、第13届评论家选择奖电影类最佳女主角，此外，她还为该片演唱了包括《True Love's Kiss》《Happy Working Song》《That's How You Know》在内的3首插曲，其中《Happy Working Song》《That's How You Know》提名了第80届奥斯卡金像奖最佳原创歌曲；12月，合作导演迈克·尼科尔斯，参演的剧情电影《查理·威尔逊的战争》在美国上映，她在片中饰演查理·威尔逊的秘书邦妮·巴赫。

2008年1月，与艾米莉·布朗特领衔主演的剧情电影《阳光清洗》在圣丹斯电影节上映，她在片中饰演与妹妹合开清洁公司的罗丝·罗科夫斯基；3月，与弗兰西斯·麦克多蒙德合作主演的喜剧电影《明星助理》在美国上映，她在片中当红明星德蕾茜娅·拉弗斯；10月，携手导演约翰·帕特里克·尚利，参演的剧情电影《虐童疑云》在美国电影学会电影节上映，她在片中饰演美丽虔诚的修女詹姆斯，并凭借该片提名了第81届奥斯卡金像奖最佳女配角、第66届美国电影电视金球奖电影类最佳女配角、第62届英国电影学院奖最佳女配角、第15届美国演员工会奖电影类最佳女配角。

2009年1月，获得第20届棕榈泉国际电影节颁发的聚光灯奖；5月，主演的奇幻冒险电影《博物馆奇妙夜2》在美国上映，她在片中饰演第一名横越大西洋的女性飞行员阿梅莉亚·埃尔哈特，并凭借该片提名了第11届青少年选择奖电影类喜剧类最受欢迎女演员；7月，与梅丽尔·斯特里普领衔主演的喜剧电影《朱莉与朱莉娅》在美国上映，她在片中饰演跟着美食书学习烹饪的美国女孩朱莉·鲍威尔。

2010年1月，携手导演安南德·图克尔，主演的喜剧电影《闰年》在美国上映，她在片中饰演决定向男友求婚的布景师安娜；12月，与马克·沃尔伯格、克里斯蒂安·贝尔合作主演的剧情电影《斗士》在美国限定上映，她在片中饰演一名拳击手的女友卡琳，并凭借该片提名了第83届奥斯卡金像奖最佳女配角、第68届美国电影电视金球奖电影类最佳女配角、第64届英国电影学院奖最佳女配角、第17届美国演员工会奖电影类最佳女配角、第16届评论家选择奖电影类最佳女配角。

2011年11月，主演的喜剧电影《布偶大电影》在美国上映，她在片中饰演与布偶们一起拯救布偶剧院的玛丽，并凭借该片提名了第25届儿童选择奖电影类最受欢迎女演员，此外，她还为该片演唱了3首插曲《Life's a Happy Song》《Me Party》《Life's a Happy Song (Finale)》，其中《Life’s a Happy Song》获得了第17届评论家选择奖电影类最佳歌曲。

2012年5月，携手导演沃尔特·塞勒斯，主演的剧情电影《在路上》入围了第65届戛纳国际电影节主竞赛单元金棕榈奖最佳影片，她在片中饰演“垮掉的一代”代表女性作家琼·沃尔莫，并凭借该片获得了第16届好莱坞电影奖年度女配角；8月，在外百老汇音乐剧《魔法黑森林》中饰演被女巫施法而无法生育的面包师的妻子；9月1日，与华金·菲尼克斯、菲利普·塞默·霍夫曼合作主演的剧情电影《大师》入围第69届威尼斯国际电影节金狮奖最佳影片，她在片中饰演宗教组织“起因”的主要成员Peggy Dodd，并凭借该片提名了第85届奥斯卡金像奖最佳女配角、第70届美国电影电视金球奖电影类最佳女配角、第66届英国电影学院奖最佳女配角、第18届评论家选择奖电影类最佳女配角；9月19日，与克林特·伊斯特伍德合作主演的剧情电影《曲线难题》在美国上映，她在片中饰演与棒球教练父亲一起寻找下一个棒球之星的米琦。

2013年1月，获得第28届圣塔芭芭拉国际电影节颁发的电影先锋奖；6月，与亨利·卡维尔主演的超级英雄题材电影《超人：钢铁之躯》在美国纽约林肯中心举行首映礼，她在片中饰演超人的女友露易丝·莱恩，并凭借该片提名第37届德国电影电视朱庇特奖电影类最佳国际女演员、第15届青少年选择奖电影类最受欢迎夏日电影女星；10月，合作导演斯派克·琼斯，主演的剧情电影《她》在纽约电影节上映，她在片中饰演与人工智能系统成为好友的艾米；12月，主演的喜剧电影《美国骗局》在美国上映，她在片中饰演脱衣舞娘出身的骗子西德尼，凭借该片她提名了第86届奥斯卡金像奖最佳女主角、第67届英国电影学院奖最佳女主角，并获得了第71届美国电影电视金球奖电影类音乐/喜剧类最佳女主角、第19届评论家选择奖电影类喜剧类最佳女演员。

2014年2月，获得第16届美国服装设计工会奖颁发的聚光灯奖；4月，入围《TIME（时代周刊）》评选的“百大最具影响力人物”；6月，与加内特·赫德兰、理查德·詹金斯合作主演的剧情电影《甜美摇篮曲》在美国上映，她在片中饰演与前男友重新联系的女子Emily；11月，合作导演蒂姆·波顿，领衔主演的喜剧电影《大眼睛》在美国上映，她在片中饰演与丈夫争夺作品版权的画家玛格丽特·基恩，凭借该片获得了第72届美国电影电视金球奖电影类音乐/喜剧类最佳女主角，也因此成为了第4位蝉联该奖项的演员，此外，她还凭借该片获得了第19届卡普里好莱坞国际电影节最佳女主角，并提名了第68届英国电影学院奖最佳女主角。

2016年3月，主演的超级英雄题材电影《蝙蝠侠大战超人：正义黎明》在中国上映，她继续在片中饰演超人的女友露易丝·莱恩，并凭借该片提名了第30届儿童选择奖电影类最受欢迎女演员、第18届青少年选择奖电影类科幻/奇幻类最受欢迎女演员；8月，她凭借1350万美元的年收入位列《Forbes（福布斯）》评选的“全球十大最高收入女星榜”第7名；9月，获得第43届特柳赖德电影节颁发的银质勋章；11月10日，合作导演丹尼斯·维伦纽瓦，领衔主演的科幻电影《降临》在英国上映，该片入围了第73届威尼斯国际电影节主竞赛单元金狮奖最佳影片，她在片中饰演研究外星人语言的语言学家露易丝·班克，并凭借该片提名第74届美国电影电视金球奖电影类剧情类最佳女主角、第70届英国电影学院奖最佳女主角、第23届美国演员工会奖电影类最佳女主角、第22届评论家选择奖电影类最佳女主角；11月28日，获得第26届哥谭独立电影奖女演员致敬奖；12月，与杰克·吉伦哈尔、迈克尔·珊农联袂主演的剧情电影《夜行动物》在美国上映，该片获得了第73届威尼斯国际电影节主竞赛单元评审团大奖，她在片中饰演独立要强却孤独无助的艺术画廊经营者苏珊，凭借该片获得了第61届西班牙电影圣后迪奖最佳外国女演员、并提名了第40届德国电影电视朱庇特奖最佳国际女演员。

2017年1月2日，获得第28届棕榈泉国际电影节颁发的主席奖；1月11日，留名好莱坞星光大道；10月，携手导演扎克·施奈德，主演的超级英雄题材电影《正义联盟》在中国北京首映，她在片中继续饰演超人的女友露易丝·莱恩，并凭借该片提名了第20届青少年选择奖电影类动作类最受欢迎女演员；11月，获得美国国家电影资料馆颁发的第31届美国电影艺术奖。

2018年7月，与派翠西娅·克拉克森领衔主演的悬疑题材限定剧《利器》在美国HBO电视网播出，她在剧中饰演回乡报道少女谋杀案的记者卡米尔，凭借该剧她提名了第71届黄金时段艾美奖限定剧/电视电影最佳女主角、第76届美国电影电视金球奖电视类限定剧/电视电影最佳女主角、第25届美国演员工会奖电视类限定剧/电视电影最佳女演员，并获得了第24届评论家选择奖电视类限定剧/电视电影最佳女主角，此外，她还凭借该剧制片人的身份提名了第71届黄金时段艾美奖最佳限定剧、第30届美国制片人工会奖电视类大卫·L·沃尔泊奖限定剧最佳制片、第28届哥谭独立电影奖电视类最佳长篇突破剧集；11月，获得慈善组织Baby2Baby颁发的爱心树奖。

2019年2月，合作导演亚当·麦凯，主演的传记电影《副总统》入围了第69届柏林国际电影节主竞赛单元非竞赛展映，她在片中饰演美国第46任副总统理查德·布鲁斯·切尼的妻子琳恩·切尼，凭借该片她提名了第91届奥斯卡金像奖最佳女配角、第76届美国电影电视金球奖电影类最佳女配角、第72届英国电影学院奖最佳女配角、第25届美国演员工会奖电影类最佳女配角、第24届评论家选择奖电影类最佳女配角、第8届澳大利亚电影与电视艺术学院奖国际单元最佳女配角，并获得了第23届卡普里好莱坞国际电影节最佳女配角。

2020年3月，获得第18届金德比电影奖十年最佳演员；11月，与格伦·克洛斯领衔主演的剧情电影《乡下人的悲歌》在韩国限定上映，她在片中饰演性格暴躁、人生不幸的母亲贝弗·万斯，凭借该片她提名了第27届美国演员工会奖电影类最佳女主角，并获得了第1届日暮影评人协会奖最佳女配角第二名。

2021年3月，与本·阿弗莱克、亨利·卡维尔等人合作主演的科幻电影《扎克·施奈德版正义联盟》在流媒体平台HBO Max上线，她继续在片中饰演超人的女友露易丝·莱恩；5月，携手导演乔·赖特，主演的悬疑电影《窗里的女人》在流媒体平台Netflix上线，她在片中饰演发现家对面房子中发生可怕事件的儿童心理学家安娜·福克斯；9月，参演的剧情电影《致埃文·汉森》作为开幕片在第46届多伦多国际电影节首映，她在片中饰演努力使家庭不分崩离析的母亲Cynthia Murphy。