Desde temprana edad su familia apostó por su talento, mudándose a Los Ángeles para comenzar su carrera profesional en la actuación. Antes de saltar a la fama en el cine comenzó haciendo comerciales, mismos que le abrieron la puerta hacia las series televisivas, siendo su primera aparición en Sala de emergencias (2000), para más tarde también hacer pequeños papeles en CSI: Crime Scene Investigation (2000) y Malcolm el de en medio (2001).
Pero el mundo se rindió ante su encanto y talento interpretativo en 2001 cuando estuvo en Yo soy Sam, a lado de Sean Penn y Michelle Pfeiffer, haciendo de Lucy, la hija de un hombre con discapacidad mental y que tienen que luchar para mantenerse juntos después de la intervención del Estado. Su actuación en esta cinta la llevaron a ser la actriz más joven de la historia en ser nominada al Premio del Sindicato de Actores con tan sólo ocho años. Tras esto las puertas de Hollywood se le abrieron, participando en distintos proyectos junto a Steven Spielberg, Tom Cruise, Charlize Theron, Denzel Washington, Robert De Niro, entre otros.
Recientemente trabajó en las películas: Viena and the Fantomes (2017), una cinta sobre una banda punk de los años 80, y en la serie The Alienist (2018), un drama misterioso sobre la investigación de un asesino serial en el siglo 19. Próximamente la veremos en The Bell Jar, ópera prima de Kirsten Dunst, y en Ocean’s 8: Las estafadoras, la continuación de las cintas protagonizadas por George Clooney.