Eve a apărut în drame de televiziune, cum ar fi The Rotters’ Club de la BBC, Poirot și Hawking de Agatha Christie și a jucat în filmul dramatic Stage Beauty (2004).
În 2006, a jucat în două filme de comedie: Starter for 10 și Big Nothing (în care ea și coprotagonistul Simon Pegg și-au pus accente americane). Și-a petrecut prima parte a anului 2006 în India lucrând la miniseria dramatică Losing Gemma despre rucsacari.
Pe scenă, Eve a apărut în două piese regizate de Trevor Nunn. În 2006, a interpretat-o pe tânăra Esme/Alice în noua piesă a lui Tom Stoppard, Rock ‘n’ Roll, la Royal Court Theatre, reluându-și ulterior rolul pentru transferul de pe Broadway din 2007. Pentru această interpretare, a fost nominalizată la premiul pentru cea mai bună actriță în rol secundar la Whatsonstage.com Theatregoers’ Choice Awards.
În 2009, a jucat rolul Roxanei într-o producție a lui Cyrano de Bergerac la Chichester Festival Theatre.
În 2010, Eve a jucat rolul principal feminin în comedia romantică americană She’s Out of My League, în care părinții ei joacă rolurile părinților personajului ei. De asemenea, a jucat rolul lui Erin, bona irlandeză a lui Charlotte, în Sex and the City 2.
În 2011, Eve a avut un rol de invitată recurent în sezonul 8 al serialului HBO Entourage, în rolul Sophiei, o jurnalistă și interes amoros pentru Vincent Chase. De asemenea, în 2011, Eve a interpretat-o pe actrița de la Hollywood Lara Tyler în comedia romantică The Decoy Bride. Eve este, de asemenea, cunoscută pentru rolul Dr. Carol Marcus din Star Trek Into Darkness.
În 2012, ea a jucat versiunea mai tânără din 1969 a agentului O în comedia științifico-fantastică Men in Black 3, versiunea mai în vârstă fiind interpretată de Emma Thompson.
Eve a luat parte la sesiunea de deschidere a Consumer Electronics Show din 2013. A apărut în videoclipul lui Paul McCartney „Queenie Eye” (2013); și în videoclipul lui Rixton „Hotel Ceiling” (2015).
În 2013, a jucat în drama romantică Before We Go alături de Chris Evans, care a și regizat filmul. S-a interpretat pe sine însăși în filmul hollywoodian Night at the Museum: Secret of the Tomb (2014) și de atunci a jucat în mai multe producții, inclusiv în thrillerul de acțiune Criminal (2016).
În 2016, a apărut în „Nosedive”, un episod din serialul antologic Black Mirror. În decembrie 2017, Eve s-a alăturat serialului Iron Fist de la Netflix în rolul lui Mary Walker.
.