Elle débute sa carrière au cinéma en 2000 dans Cercle intime de Samantha Lang, après avoir joué dans quelques séries télé. Elle a été révélée lors de son premier rôle principal dans Somersault pour lequel elle a reçu plusieurs prix, dont le prix de meilleur actrice (premier rôle) par l'Australian Film Institute (institut du film australien).

En 2009, elle joue dans le film Bright Star de Jane Campion aux côtés de Ben Whishaw, qui y incarne le poète anglais John Keats.

En 2011, elle est à l'affiche du très attendu Sucker Punch, réalisé par Zack Snyder, avec lequel elle avait déjà travaillé l'année précédente sur Le Royaume de Ga'hoole : La Légende des gardiens, dans lequel elle incarne Sweet Pea et Limitless, thriller dont elle partage la vedette avec Bradley Cooper et Robert De Niro.