1999年，9岁的艾玛获得了《哈利波特》中某个角色的试镜机会。2000年8月，10岁的艾玛在经历了8轮试镜后，被选中出演赫敏·格兰杰，并陆续拍摄了8部哈利波特系列影片。
2001年上映的《哈利·波特与魔法石》是艾玛的银幕处女作，艾玛因在该片中的表演获得了5个奖项提名，并最终夺得青年艺术家奖的青年女演员奖。
2007年，《哈利·波特》系列的第五部电影《哈利·波特与凤凰社》上映，创下首周收入达3.327亿美元的票房纪录。艾玛也获得了英国国家电影奖最佳女演员奖。同年7月9日，艾玛与丹尼尔·拉德克利夫和鲁伯特·格林特一起在好莱坞的中国戏院前留下了各自的手印、脚印和魔杖印 。同年，艾玛接受了哈利波特之外的首个角色，在BBC拍摄的电视电影《芭蕾舞鞋》中扮演波琳。
2008年，艾玛第一 次参与动画片配音。她在环球影业出品的《浪漫鼠佩德罗》中为豌豆公主配音。
2009年2月8日，艾玛·沃特森作为颁奖嘉宾出席英国电影学院奖颁奖礼 。同年。艾玛以straight A的成绩就读于布朗大学 。
2011年，艾玛·沃特森获得第13届青少年选择奖最佳科幻电影女演员和最佳夏日电影女星。4月，从布朗大学暂时休学。7月，在纽约宣布她将转学至牛津大学 。
2012年9月8日，艾玛·沃特森出席《壁花少年》在多伦多影节举行的首映礼 。
2013年3月，艾玛确认在《美女与野兽》中扮演女主角 。6月11日，艾玛出席电影《珠光宝气》首映礼 。6月14日，艾玛主演的《亮闪闪的戒指》上映 。9月3日，艾玛亮相2013GQ年度男性大奖红毯 。9月底，艾玛登上英国版《GQ》十月份封面 。
2014年1月12日晚，第71届美国电影电视金球奖颁奖礼在洛杉矶举行，艾玛·沃特森作为颁奖嘉宾出席了颁奖礼 。3月2日晚，第86届美国奥斯卡金像奖颁奖礼在洛杉矶举行，艾玛·沃特森与约瑟夫·高登-莱维特作为颁奖嘉宾为《地心引力》颁发最佳视觉效果奖 。
2015年1月，艾玛·沃特森签约主演迪士尼真人版电影《美女与野兽》，在片中饰演贝儿公主。
