2005年，参加真人秀节目《寻找帕拉特里德家庭》；同年，参演悬疑惊悚剧《灵媒缉凶第一季》   ；随后，参演由詹米·巴比特执导的电视剧《马尔科姆的一家第七季》   。之后，艾玛还为儿童节目《扎克与科迪的套房生活》中伦顿·提普敦的狗配过音，这是她第一次尝试配音工作   。

2007年，与乔纳·希尔、迈克尔·塞拉联合出演青春喜剧电影《太坏了》，在片中饰演舞会的组织者茱尔斯   。2008年，与雷恩·威尔森、泰迪·盖格联合主演音乐喜剧电影《摇滚之王》，她为了片中的角色去学了贝斯，在片中饰演青春靓丽，性格活泼开朗的阿米莉亚   ；同年，与安娜·法瑞丝、凯特·戴琳斯联袂主演喜剧电影《校园兔女郎》，在片中饰演妇女联谊会的成员娜塔丽，并在片中唱了一首歌曲《男孩心思我最懂》   。

2009年，由其出演的爱情喜剧电影《前女友们的幽灵》上映；4月23日，与瑞安·雷诺兹、杰夫·丹尼尔斯联袂主演的喜剧电影《纸人》上映，她在片中饰演早熟的17岁小姑娘艾比   ；10月2日，与伍迪·哈里森、杰西·艾森伯格等联合出演的恐怖电影《僵尸之地》上映，在片中饰演小岩石的姐姐，末日幸存者之一威奇塔   ，她凭借该片入围第12届青少年选择奖最佳喜剧电影女演员奖。

2010年，与阿曼达·贝尼斯合作主演青春喜剧电影《绯闻计划》，在片中饰演不受待见的姑娘Olive，她凭借该片入围第68届金球奖喜剧类最佳女主角奖   ，获得第20届MTV电影奖最佳喜剧表演奖；同年，艾玛被《名利场》杂志选作9位“好莱坞新生代女星”之一登上杂志封面   。

2011年，艾玛·斯通入围第64届英国电影学院奖最佳新星奖；7月，与史蒂夫·卡瑞尔、瑞恩·高斯林联合出演的爱情电影《疯狂愚蠢的爱》上映，她在片中饰演渴望爱情，同时也希望能拥有一份美好的、令人羡慕爱情的汉娜   ，凭借该片入围第21届MTV电影奖最佳女演员奖。

2012年，与维奥拉·戴维斯共同主演剧情电影《帮助》，她凭借该片入围第14届青少年选择奖最佳剧情电影女演员奖，获得第18届美国演员工会奖最佳集体表演奖   ；7月，与安德鲁·加菲尔德共同主演的科幻动作电影《超凡蜘蛛侠》上映，在片中饰演蜘蛛侠的金发初恋女友格温·斯黛西   ，她凭借该片入围第39届人民选择奖最受欢迎电影女演员奖、第14届青少年选择奖最佳夏日电影女星奖。

2013年1月11日，与乔什·布洛林、瑞恩·高斯林联合出演的剧情电影《匪帮传奇》上映，她在片中饰演美丽漂亮的女士格雷斯·法拉第，该片根据二十世纪中叶美国洛杉矶警官缉捕当地黑帮老大的真实事件改编   ；同年，与尼古拉斯·凯奇等共同参与配音的动画电影《疯狂原始人》上映，她的配音角色是肌肉发达并且有抱负的女孩小伊   。

2014年5月2日，由其出演的电影《超凡蜘蛛侠2》上映   ，她凭借该片入围第16届青少年选择奖最佳科幻及奇幻电影女演员奖；同年，与迈克尔·基顿等联合主演喜剧电影《鸟人》，在片中饰演从戒疗所里出来的萨姆，她凭借该片入围第87届奥斯卡金像奖最佳女配角奖   ，获得第21届美国演员工会奖最佳集体表演奖   ；7月，与科林·费斯、哈米什·林克莱特联袂主演的喜剧电影《魔力月光》上映，她在片中饰演自称是灵媒，可以看到死人并且与他们交流的美丽少女苏菲   ；12月16日，入围第20届评论家选择奖最佳女配角奖   。

2015年，与杰昆·菲尼克斯搭档主演悬疑喜剧电影《无理之人》，在片中饰演纯真大学生吉尔   ；5月29日，与布莱德利·库珀合作出演的爱情喜剧电影《阿罗哈》上映，在片中饰演性格开朗又神经大条的空军驾驶员丽莎   ，她凭借该片入围第17届青少年选择奖最佳喜剧电影女演员奖   ；8月21日，艾玛·斯通在《福布斯》公布的2015全球最高薪女星排行榜中，以年收入650万美元，并列第16名   。

2016年，由其出演的音乐喜剧电影《流行歌星：永不停歇》上映；同年，与瑞恩·高斯林合作主演音乐喜剧电影《爱乐之城》，在片中饰演在餐厅做服务员工作，但是却怀揣一个成为出色女演员兼剧作家梦想的米娅，她凭借该片获得第74届美国金球奖电影类-音乐喜剧类最佳女主角奖   、第89届奥斯卡金像奖最佳女主角奖   。

2017年9月22日，与史蒂夫·卡瑞尔合作主演的传记喜剧电影《性别之战》在美国院线小范围上映，她在片中饰演美国网球运动员比利·简·金   ，她凭借该片入围第75届美国金球奖电影类-音乐喜剧类最佳女主角奖   。

2018年9月21日，与乔纳·希尔合作主演的科幻剧《疯子》播出，她在剧中饰演受一项神秘药物后期试验所吸引的安妮·兰兹伯   ，她凭借该剧入围第25届美国演员工会奖电视类限定剧及电视电影最佳女演员奖   ；11月23日，与蕾切尔·薇姿、奥莉薇娅·柯尔曼、乔·阿尔文联合主演的剧情电影《宠儿》上映，她在片中饰演莎拉的远方亲戚阿比盖尔   ，她凭借该片入围第91届奥斯卡金像奖最佳女配角奖   、第76届美国金球奖电影类-最佳女配角奖   。

2019年，出演由亚历山大·佩恩执导的讽刺喜剧电影《菜单》   ；10月11日，与伍迪·哈里森、杰西·艾森伯格合作出演的动作喜剧电影《僵尸之地2》在美国上映   。

2020年11月27日，与尼古拉斯·凯奇等联合配音的动画电影《疯狂原始人2：新纪元》在中国内地上映   。

2021年，与艾玛·汤普森合作主演的真人版电影《库伊拉》上映   。