Eve on esiintynyt televisiodraamoissa, kuten BBC:n The Rotters’ Clubissa, Agatha Christien Poirot ja Hawking -sarjassa sekä näytellyt draamaelokuvassa Lavakaunotar (Stage Beauty, 2004).
Vuonna 2006 hän näytteli kahdessa komediaelokuvassa: Starter for 10 ja Big Nothing (jossa hän ja näyttelijä Simon Pegg käyttivät amerikkalaista aksenttia). Hän vietti alkuvuoden 2006 Intiassa työskennellen reppureissaajista kertovan draamaminisarjan Losing Gemma parissa.
Näyttämöllä Eve on esiintynyt kahdessa Trevor Nunnin ohjaamassa näytelmässä. Vuonna 2006 hän näytteli nuorta Esmeä/Alicea uudessa Tom Stoppardin näytelmässä Rock ’n’ Roll Royal Court -teatterissa, ja myöhemmin hän esitti roolinsa uudelleen Broadwaylle vuonna 2007. Tästä esityksestä hän oli ehdolla parhaan miessivuosan palkinnon saajaksi Whatsonstage.com Theatregoers’ Choice Awardsissa.
Vuonna 2009 hän näytteli Roxanea Cyrano de Bergeracin tuotannossa Chichesterin festivaaliteatterissa.
Vuonna 2010 Eve näytteli naispääosaa yhdysvaltalaisessa romanttisessa komediassa She’s Out of My League, jossa hänen vanhempansa näyttelevät hänen hahmonsa vanhempia. Hän näytteli myös Erinin, Charlotten irlantilaisen lastenhoitajan roolia elokuvassa Sex and the City 2.
Vuonna 2011 Eve oli toistuvassa vierasroolissa HBO:n Entourage-sarjan kahdeksannella kaudella Sophiana, toimittajana ja Vincent Chasen rakkauden kohteena. Vuonna 2011 Eve esitti myös Hollywood-näyttelijä Lara Tyleria romanttisessa komediassa The Decoy Bride. Eve tunnetaan myös roolistaan tohtori Carol Marcusina Star Trek Into Darkness -elokuvassa.
Vuonna 2012 hän näytteli agentti O:n nuorempaa, vuoden 1969 versiota scifi-komediassa Men in Black 3. Vanhempaa versiota näytteli Emma Thompson.
Eve osallistui vuoden 2013 kuluttajaelektroniikkanäyttelyn avajaisiin. Hän esiintyi Paul McCartneyn musiikkivideossa ”Queenie Eye” (2013); ja Rixtonin musiikkivideossa ”Hotel Ceiling” (2015).
Vuonna 2013 hän näytteli yhdessä Chris Evansin kanssa romanttisessa draamassa Before We Go, joka myös ohjasi elokuvan. Hän näytteli itseään Hollywood-elokuvassa Night at the Museum: Secret of the Tomb (2014) ja on sittemmin näytellyt useissa tuotannoissa, kuten toimintatrillerissä Criminal (2016).
Vuonna 2016 hän esiintyi Black Mirror -antologiasarjan jaksossa ”Nosedive”. Joulukuussa 2017 Eve liittyi Netflixin Iron Fist -sarjaan Mary Walkerina.