2004年，杰西卡·查斯坦接到了她人生中的第一份正式片约，在电视电影《暗影》中出演一个小角色 。随后她还在《急诊室的故事》、《法律与秩序：陪审团》、《美眉校探》等许多美剧里客串。2006年，她被阿尔·帕西诺选中，出演舞台剧《莎乐美》。该剧上演后，获得业内一致好评，作为主角的杰西卡也初露头角，开始收到电影邀约。 2008年，她接到自己的第一部电影《乔琳娜》，讲的就是“一个在爱情路上受苦受难的少女乔琳娜，经历过5个男人和1个女人后，成长并涅槃成女人”的故事 。杰西卡也凭借在这部影片中的演出获得西雅图国际电影节最佳女主角。2011年，她先后出现在多部影片中，《王尔德的莎乐美》和《科里奥兰纳斯》都由舞台戏剧改编而来，杰西卡以此为契机，过渡成一名更受关注的电影演员；惊悚心理剧《寻求庇护》里，她饰演与剧中老公、男主角迈克尔·珊农各有立场的妻子；而到了聚焦种族问题的女性电影《相助》，她饰演了一位看似美艳无脑，实则善良可爱的金发热情主妇，；《生命之树》里与布拉德·皮特搭档，饰演了一个散发慈爱光辉的慢节奏母亲；《罪孽》里，她化身追捕纳粹犯罪分子的以色列特工，为后来出演《猎杀本·拉登》的CIA“偏执女特工”埋下伏笔。她因在电影《相助》中的表演获得了第69届金球奖最佳女配角提名和第84届奥斯卡最佳女配角的提名 。2013年年初，杰西卡主演的小成本恐怖片《妈妈》成为北美周票房冠军 ，而紧随其后的亚军又是她的《猎杀本·拉登》 。她在电影《猎杀本·拉登》中的表演获得了美国国家评论协会奖、波士顿在线影评人协会奖、芝加哥影评人协会奖、黑色影评人协会奖和第70届金球奖最佳女主角奖，以及获得第66届英国电影学院奖和第85届奥斯卡金像奖最佳女主角提名 。2015年1月，杰西卡·查斯坦凭借在《至暴之年》、《星际穿越》、《他和她的孤独情事》和《朱莉小姐》四部影片中的精彩表现，获得美国广播影评人协会主办的第20届评论家选择奖MVP奖 。同年，她出演的电影《火星救援》、《猩红山峰》上映，分别获土星奖最佳女主与最佳女配提名。 2016年，杰西卡出演的电影《猎神：冬日之战》上映 。她主演时代片《女先行者》，影片由导演苏珊娜·怀特执导，这是其合作的第五个女性导演 。主演阿伦·索尔金执导的电影《茉莉的私局》 。出演热门游戏改编电影《全境封锁》女主角 。