Eve wystąpiła w dramatach telewizyjnych, takich jak BBC’s The Rotters’ Club, Agatha Christie’s Poirot and Hawking i zagrała w filmie dramatycznym Stage Beauty (2004).
W 2006 roku wystąpiła w dwóch filmach komediowych: Starter for 10 i Big Nothing (w którym ona i współpartner Simon Pegg założyli amerykańskie akcenty). Spędziła wczesną część 2006 roku w Indiach pracując nad miniserialem dramatycznym Losing Gemma o backpackers.
Na scenie, Eve pojawiła się w dwóch sztukach wyreżyserowanych przez Trevora Nunna. W 2006 roku zagrała młodą Esme/Alice w nowej sztuce Toma Stopparda Rock 'n’ Roll, w Royal Court Theatre, a następnie powtórzyła swoją rolę w 2007 roku na Broadwayu. Za tę kreację została nominowana do nagrody dla najlepszej aktorki drugoplanowej na Whatsonstage.com Theatregoers’ Choice Awards.
W 2009 roku zagrała Roxane w przedstawieniu Cyrano de Bergerac w Chichester Festival Theatre.
W 2010 roku Eve zagrała główną rolę żeńską w amerykańskiej komedii romantycznej She’s Out of My League, w której jej rodzice grają role rodziców jej bohaterki. Zagrała również rolę Erin, irlandzkiej niani Charlotte, w filmie Sex and the City 2.
W 2011 roku Eve miała powracającą rolę gościnną w 8. sezonie serialu HBO Entourage, jako Sophia, dziennikarka i zainteresowanie miłością Vincenta Chase’a. W 2011 roku Eve zagrała również hollywoodzką aktorkę Larę Tyler w komedii romantycznej Panna młoda z przynętą. Eve jest również znana z roli Dr. Carol Marcus w Star Trek Into Darkness.
W 2012 roku zagrała młodszą wersję Agentki O z 1969 roku w komedii sci-fi Men in Black 3, starszą wersję zagrała Emma Thompson.
Eve wzięła udział w sesji otwierającej 2013 Consumer Electronics Show. Pojawiła się w teledysku Paula McCartneya „Queenie Eye” (2013); oraz w teledysku Rixton „Hotel Ceiling” (2015).
W 2013 roku współtworzyła główną rolę w dramacie romantycznym Before We Go z Chrisem Evansem, który również wyreżyserował film. Zagrała samą siebie w hollywoodzkim filmie Noc w muzeum: Secret of the Tomb (2014) i od tego czasu wystąpiła w kilku produkcjach, w tym thrillerze akcji Criminal (2016).
W 2016 roku pojawiła się w „Nosedive”, odcinku serialu antologicznego Black Mirror. W grudniu 2017 roku Eve dołączyła do serialu Netflixa Iron Fist jako Mary Walker.
.