Obtuvo su papel revelación al interpretar la adolescente Lydia Deetz en la película de Tim Burton, Beetlejuice, en 1998. Luego hizo otros papeles importantes en películas como Mermaids, Edward Scissorhands, Bram Stoker's Dracula, Little Women y Girl, Interrupted. En el 2016 comenzó a actuar en la serie de Netflix Stranger Things.
Debutó en la pantalla grande en 1986 con la película de David Seltzer, Lucas.
Ganó un Globo de Oro como Mejor Actriz Secundaria por su actuación en la película de 1993, The Age of Innocence. Interpretó a Amanda Grayson en el éxito taquillero del 2009, Star Trek.
Estuvo comprometida con Johnny Depp durante tres años antes de terminar la relación en 1993. Ha estado en una relación con Scott Mackinlay Hahn desde el 2011.
Tuvo un papel secundario junto a Natalie Portman en la película del 2010, Black Swan.