Eve olyan televíziós drámákban szerepelt, mint a BBC The Rotters’ Club, Agatha Christie Poirot és Hawking című sorozata, és szerepelt a Színpadi szépség (2004) című drámafilmben.
2006-ban két vígjátékban is szerepelt: Starter for 10 és Big Nothing (amelyben Simon Pegg főszereplőtársával amerikai akcentust öltöttek magukra). 2006 elejét Indiában töltötte, ahol a hátizsákos utazókról szóló Losing Gemma című drámai minisorozaton dolgozott.
A színpadon Eve két darabban is szerepelt Trevor Nunn rendezésében. 2006-ban a Royal Court Theatre-ben a fiatal Esmét/Alice-t alakította a Rock ‘n’ Roll című új Tom Stoppard-darabban, majd a 2007-es Broadway-átadásban újra eljátszotta a szerepét. Ezért az alakításáért a Whatsonstage.com Theatregoers’ Choice Awards-on a legjobb női mellékszereplő díjára jelölték.
2009-ben Roxane-t alakította a Chichester Festival Theatre Cyrano de Bergerac című előadásában.
2010-ben Eve játszotta a női főszerepet a She’s Out of My League című amerikai romantikus vígjátékban, amelyben a szüleit alakítja. Szintén ő játszotta Erin, Charlotte ír dadáját a Szex és New York 2-ben.
2011-ben Eve visszatérő vendégszerepet kapott az HBO Entourage című sorozatának 8. évadában, mint Sophia, egy újságíró és Vincent Chase szerelme. 2011-ben Eve alakította Lara Tyler hollywoodi színésznőt is a The Decoy Bride című romantikus vígjátékban. Eve a Star Trek Into Darknessben Dr. Carol Marcus szerepéről is ismert.
2012-ben a Men in Black 3 című sci-fi vígjátékban O ügynök fiatalabb, 1969-es változatát alakította, az idősebb változatot Emma Thompson játszotta.
Eve részt vett a 2013-as Consumer Electronics Show megnyitóján. Feltűnt Paul McCartney “Queenie Eye” (2013) című klipjében; és a Rixton “Hotel Ceiling” (2015) című klipjében.
2013-ban Chris Evansszel együtt szerepelt a Before We Go című romantikus drámában, aki a filmet rendezte is. Önmagát alakította az Éjszaka a múzeumban című hollywoodi filmben: Secret of the Tomb (2014), és azóta több produkcióban is szerepelt, köztük a Criminal (2016) című akcióthrillerben.
2016-ban szerepelt a Black Mirror című antológiasorozat “Nosedive” című epizódjában. 2017 decemberében Eve csatlakozott a Netflix Iron Fist című sorozatához Mary Walker szerepében.