Alexa PenaVega comenzó su carrera como actriz infantil y apareció en numerosos programas de televisión y películas. Debutó como Priscilla en la película de 1994, Little Giants, pero se hizo conocida en todo el mundo en 2001 por su papel de Carmen Cortez en Mini espías, la cual fue un gran éxito e hizo que se filmaran dos secuelas, Mini espías 2: La isla de los sueños perdidos (2002) y Mini espías: 3-D (2003). Durante el rodaje de las tres películas, realizó la mayoría de sus propias acrobacias. En 2011, PenaVega apareció en una cuarta entrega: Mini espías 4 y los ladrones del tiempo como Carmen Cortez. Ese año también protagonizó junto a Camila Belle en la comedia Pobres Divas. Sus otras películas incluyen The Devil's Carnival (2012), The Clockwork Girl (2014) y Machete Kills (2013) y Pijamada (2004). En el 2019, comenzó a actuar en la serie de Nickelodeon The Casagrandes junto con su esposo Carlos PenaVega.