1997-2007: inicio de su carrera y grandes avances.
después de graduarse, Perabo se mudó a Nueva York, donde trabajó como camarera. También estudió actuación en el club de Teatro Experimental la MaMa y tuvo papeles en varias obras de teatro. Fue elegida para su primer largometraje justo un mes después de mudarse a la ciudad, la comedia de Marc Levin Whiteboyz. En 2000, fue elegida en la película romántica de comedia musical Coyote Ugly como Violet «Jersey» Sanford, por la que ganó un MTV Movie Award al Mejor Momento Musical Por «One Way or Another»., A pesar de la respuesta mixta de los críticos, fue un éxito de taquilla, recaudando más de 1 113 Millones en todo el mundo. También apareció en las aventuras de Rocky y Bullwinkle como la agente del FBI Karen Sympathy.
después del éxito de Coyote Ugly, Perabo decidió centrarse en películas independientes. En 2001, protagonizó un drama Canadiense independiente llamado Lost and Delirious, interpretando a una estudiante de internado que se enamora de una compañera de clase (interpretada por Jessica Paré)., La película recibió críticas mixtas, pero las actuaciones de Perabo, Paré y la co-estrella Mischa Barton fueron, sin embargo, ampliamente elogiadas. La actuación de Perabo en particular recibió elogios de la crítica, que Loren King del Chicago Tribune comentó Fue su «actuación de ruptura». Owen Gleiberman de Entertainment Weekly la llamó «una actriz de brillante ferocidad» y su actuación «un géiser de emoción»., Jim Lane de The Sacramento News & Review dijo que » Perabo es una revelación, Salvaje y ardiente, es una actuación revolucionaria, asombrosa en su fervor «y Roger Ebert elogió su actuación por su sinceridad y»maravilloso abandono y convicción».
al año siguiente interpretó a una estudiante de intercambio francesa en la comedia independiente Slap Her… Ella es francesa, que fue archivada en América del Norte durante dos años, luego lanzada bajo el nuevo título She Gets What She Wants. La película fue lanzada bajo su título original en Europa., Tuvo un papel como la hija mayor del panadero, Nora, en Cheaper by the Dozen (2003), un papel que repitió en la secuela de la película de 2005. Sus otras películas incluyen The I Inside (2003), Perfect Opposites (2004), George And The Dragon (2004), The Cave (2005), Imagine Me & You (2005), Edison (2005), y The Prestige (2006). Apareció como nutricionista en The Fox show House, en un episodio titulado «Resignation».,
Perabo en el estreno de Looper en el Festival Internacional de cine de Toronto en 2012
2008–presente: Covert Affairs and further recognitioneditar
en 2008, Perabo co-protagonizó con Jamie Lee Curtis en la película de comedia familiar Beverly Hills Chihuahua. También ese año, hizo su debut fuera de Broadway en la obra de Neil LaBute Reasons to be Pretty., Cuando la ejecución de la obra estaba llegando a su fin, leyó el guion de la serie de drama de espionaje de USA Network Covert Affairs: «estaba leyendo guiones de películas y no estaba encontrando nada que realmente me hablara y mi agente sugirió que leyera . Y no había pensado en hacer televisión, pero cuando la leí, cambió todo para mí. Es un personaje tan poderoso, es tan inteligente, la acción es tan intensa, y realmente pensé que sería divertido hacerlo.»
al año siguiente, Perabo fue elegida como la agente de campo de la CIA Annie Walker, el personaje principal en Covert Affairs., Por su trabajo en la serie, recibió una nominación para el Premio Globo de Oro 2010 a la mejor actriz – serie de televisión Drama. La serie duró cinco temporadas, de 2010 a 2014.
en septiembre de 2012, Perabo tuvo un papel secundario, junto a Bruce Willis, Joseph Gordon-Levitt y Emily Blunt, en la película de suspenso de viaje en el tiempo Looper. En diciembre de 2012, fue elegida para un papel recurrente en la sitcom Go On. Su personaje, Simone, fue un ex miembro del grupo de apoyo del personaje de Matthew Perry, que regresó y se convirtió en su interés amoroso., Originalmente estaba programada para aparecer en tres episodios, pero esto se incrementó a cuatro.
Perabo tuvo un papel protagonista en el thriller Into the Grizzly Maze, que fue lanzado en 2015. Interpretó a Julia George en la serie dramática de ABC Notorious (2016). Co-protagonizó con Antonio Banderas en la película de suspenso Black Butterfly, que fue estrenada en mayo del 2017. En junio de 2018, se anunció que Perabo fue elegida como Sara en la serie de comedia de Netflix Turn Up Charlie. También en 2019, interpretó a Leah Banning en la película de acción Angel Has Fallen., En 2020, tuvo un papel recurrente como Linda Craft en la serie de terror sobrenatural de Showtime Penny Dreadful: City of Angels.
Perabo será la siguiente protagonista de Angela en la película de Ciencia Ficción y Fantasía Spontaneous.