Emma karrierje 2001-ben kezdődött, amikor is megkapta a Betépve című filmben Johnny Depp lányának a szerepét, ekkor mindössze még csak 9 éves volt. Még ugyanebben az évben kapott két kisebb szerepet, az Amerika kedvenceiben (melynek főszereplője nagynénje Julia Roberts volt), illetve a Big Love című rövidfilmben. Egy évvel később, 10 évesen láthattuk A nagy bajnok című filmben egy szintén kis szerepben,  a fõszereplõ nõvéreként. 2006-ban, a Minkey, a kémmajom családi kalandfilmben egy korábbi titkosügynök elrabolt lányát alakította, aki egy kémmel próbálja megmenteni õt. 2004 és 2007 között  a Nincs mese című Nickelodeon TV sorozatának, köszönhetõen világszerte ismertté vált a tinik körében. A sorozatban alakított karaktere, gitározik és dalokat ír, ezért felmerült, hogy Emma is aláír egy lemezszerződést. Az első dalt, a Jéghercegnõ című filmhez készítették és az If I Had It My Way címet kapta. Ezt követte a bemutatkozó albuma, az Unfabulous and More: Emma Roberts, amit 2005 szeptemberében kezdtek forgalmazni. A lemez meglehetõsen sikeres volt, hiszen a Billboard's Top Heatseekers-en 46. helyezést ért el.

 

2006-ban Emma visszatért a filmek világához, ebben az évben debütált az új filmje az Aquamarine, melyben partnerei Sara Paxton és Joanna Levesque voltak. 2007-ben mutatták be következő produkcióját, a Nancy Drew: A hollywoodi rejtély című családi vígjátékot, melyben Emma alakítja a főszereplőt Nancy Drew-t, aki tinédzser kora ellenére számos ügyet gyöngyölít fel. 2008-ban a Vadócka vígjátékban egy elkényeztetett lányt játszott, akit édesapja egy angol lányiskolába küld, büntetésként, de egyúttal számos kaland, új barátok és bonyodalmak is várják. Szintén 2008-at írunk, amikor megjelent a Kuszaságok című dráma, melyben Adrianna Bragg karakterét formálja meg, aki egy békés külvárosban él családjával, egészen addig, míg ki nem derül, hogy egy közeli lakos Lyme-kórban szenved. 2009-ben, a Kutyszálló című filmben Andit alakította, aki testvérével (Jake T. Austin) egy elhagyott hotelből alakít otthont saját és minden kóbor kutya számára. Ugyanebben az évben jelent meg a The Winning Season sport vígjáték, melyben Emma egy lány kosárlabda csapat egyik játékosát alakítja.

 

2010 mozgalmas év volt Emma számára, mert hat új filmje érkezett a mozikba. Látthattuk például a Valentin nap vígjátékban, melyben ismét nagynénjével Juliaval is együtt játszott a sok híres színész mellett. Ezt követően nyáron jött két thriller, a Twelve és a 4.3.2.1. és hogy a drámákat se hanyagolja el, megjelent három ilyen műfajú filmje is: Memoirs of a Teenage Amnesiac, a Nyomás alatt és a Virginia. 2011 elején, a Sundance Film Fesztiválon debütált a Rokonlelkek című romantikus filmje, melyben az egyik főszereplőt, Sally Howe karakterét alakította. Néhány hónappal később, tavasszal, pedig a mozikba került a Sikoly 4. része is, melyben szintén az egyik főszerepet kapta. 2012-ben szintén a Sundance Film Fesztiválon volt először látható, a Celeste és Jesse mindörökre című romantikus film, melyben Emma egy mellékszereplőt, Riley Banks énekesnő karakterét keltette életre. 2013-ban számos filmje került bemutatásra. A Családi üzelmek vígjátékban egy szökött tinilányt játszott, emellett láthattuk a Delirium TV filmben, valamint a Tuti szajré és a Palo Alto drámákban illetve az Adult World vígjátékban. Jelenleg az Amerikai Horror Story című sorozat 4. évadában alakítja Maggie Esmerelda-t. 2015-ben az I am Michael című filmben fogja alakítani Rebekah Fuller-t, az Ashby-ben Eloise-t és a Scream Queens-ben Chanel Oberlin-t olyan sztárok mellett mint Ariana Grande, Nick Jonas, és Lea Michele.