La primera aparición de Piper Perabo en un largometraje fue en el dirigido por Marc Levin, Whiteboyz (1999). Al año siguiente protagonizó su primera película: el drama Coyote Ugly (2000) del director David McNally. El papel de aspirante a cantante Violet Sanford hizo que Perabo fuera conocida ampliamente en la industria. En 2003 fue elegida para interpretar a la hermana mayor de 12, Nora, en la comedia Más barato por docena (2003) y repitió el papel en la secuela Más barato por docena 2 (2005). Protagonizó las películas Perfect Opposites (2004), George y el dragón (2004), La novia de la novia (2005),  La cueva (2005) y Un chihuahua en Beverly Hills (2008). Otras participaciones de esta actriz han sido en El gran truco (2006) y Asesino del futuro (2012). Ha tenido bastante presencia en la televisión americana. Resaltan sus papeles principales en las series Covert Affairs, que realizó del 2010 al 2014 y Notorious en el 2016.