2002年に『ベッカムに恋して』がアメリカでヒットし、アメリカでの人気が急上昇する。そして、2003年公開のハリウッド大作『パイレーツ・オブ・カリビアン/呪われた海賊たち』のヒロインエリザベス・スワン役に抜擢され、同作品も記録的大ヒットを記録して、17歳にして一気にハリウッド・トップスターの仲間入りを果たした。この年の『Hello!』誌や『Entertainment Weekly』誌は「有望な10代のスター」、「今年最もブレイクしたムービー・スター」に選んだ。

2005年には3本の主演映画が公開されるが、『ジャケット』と『ドミノ』は期待されたほどの興行収入・評価が得られなかった。しかし、ジェーン・オースティン原作の『プライドと偏見』では主役のエリザベス役で、史上3番目（20歳と311日）の若さでアカデミー主演女優賞にノミネートされ、映画芸術科学アカデミーの会員へ招待された[3]。

2007年は『プライドと偏見』の監督ジョー・ライトと再びタッグを組んだイアン・マキューアン原作の『つぐない』でゴールデングローブ賞 主演女優賞（ドラマ部門）にノミネートされた。翌年公開の『ある公爵夫人の生涯』ではデヴォンシャー公爵夫人を演じた。

2009年12月にモリエール作の現代版『人間嫌い』で舞台デビューし、ローレンス・オリヴィエ賞助演女優賞にノミネートされた。

2018年6月にはこれまでの女優としてのキャリアとチャリティー活動が評価され、大英帝国勲章第四位 OBEを叙勲した。
その他の活動『パイレーツ・オブ・カリビアン/デッドマンズ・チェスト』のプレミアにて（2006年）

2003年から2年間ユニリーバ・ジャパンの「ラックス スーパーリッチ」のCMに出演。2007年からはシャネルの香水「ココ・マドモアゼル」の広告塔に起用されており、このCMでココ・シャネルを演じている。

2006年2月にスカーレット・ヨハンソンと共に表紙を飾った『ヴァニティ・フェア』誌でセミヌード姿を披露し、話題となった。また、同年の『FHM』誌では「世界で最もセクシーな女性100人」の1位となった（この時21歳で同ランキングの最年少1位）。2007年の「最も稼ぐ25歳以下の有名人」ランキングでは10位に[4]、「最も稼いだハリウッド女優トップ10」では7位にランクインした[5]。

チャリティー活動も積極的に行っており、2006年4月に自身がアカデミー賞で着用したヴェラ・ウォンのドレスをオークションにかけ、落札金をオックスファム（オックスフォード大学の飢餓救済委員会）を通じて東アフリカの救援活動に寄付した[6][7]。