1990年，出演由Milos Forman制作的短片《Dreams of Love》，在片中饰演11岁的受虐女孩Edith Lammers，这是克莱尔·丹尼斯的首次亮相。1992年9月，在电视剧《法律与秩序》中客串饰演一名模特。
1994年8月25日，主演的青春题材电视剧《我所谓的生活》首播，在剧中饰演高中生Angela Chase，她凭借此剧获得第52届金球奖剧情类剧集最佳女主角奖；同年，与薇诺娜·瑞德合作主演的剧情片《小妇人》上映，在片中饰演马奇家善良文弱的三女儿贝思。1996年11月1日，与莱昂纳多·迪卡普里奥合作主演的爱情片《罗密欧与朱丽叶》上映，饰演女主角朱丽叶。1997年，参演由马特·达蒙主演的剧情片《造雨人》。
1999年3月，她主演的动作犯罪片《扫荡三人组》上映，在片中饰演吸毒成瘾的少女茱莉，该片改编自1970年的电视剧；同年10月，为日本动画电影《幽灵公主》英文版配音。2002年，主演喜剧片《伊比的堕落》，在片中饰演令人讨厌的“跟屁虫”；同年，在电影《时时刻刻》中饰演女主人公克拉丽萨·沃甘的女儿。2005年，主演由史蒂夫·马丁同名小说改编的电影《导购女郎》。
2007年6月，主演家庭片《夜幕》，在片中饰演年轻美丽的女孩；同年7月，与理查·基尔合作主演的惊悚片《强捕犯》上映，在片中饰演一个年轻的女特工；8月，主演的奇幻冒险电影《星尘》上映，在片中饰演美丽善良、坠落凡间的星星；10月，出演由爱尔兰剧作家萧伯纳编写的戏剧《卖花女》，这是她首次在百老汇剧院登台，饰演出身贫寒而跻身上层社会的卖花女Eliza Doolittle。
2009年，她在电影《我和奥逊·威尔斯》中饰演对舞台充满渴望的桑妮亚。2010年2月6日，主演的剧情片《自闭历程》播出，在片中饰演患有自闭症的动物科学家天宝·葛兰汀，她凭借此片获得第62届艾美奖、第68届金球奖、第15届金卫星奖、第17届美国演员工会奖电视电影最佳女主角奖。2011年10月2日，主演的电视剧《国土安全第一季》首播，她在剧中饰演CIA女特工凯莉，凭借该系列剧蝉联第64、65届艾美奖及第69、70届金球奖剧情类剧集最佳女主角奖。
2012年9月30日，其主演的电视剧《国土安全第二季》首播；同年，录制有声书籍《The Handmaid’s Tale》。2013年6月，与詹姆斯·麦斯登合作主演喜剧片《酷我随行》，饰演一名高中即怀孕生子的母亲；9月29日，其主演的电视剧《国土安全第三季》首播。
2014年10月5日，她主演的电视剧《国土安全第四季》播出。2015年10月4日，其主演的电视剧《国土安全第五季》播出；同年11月，参演电视剧《无为大师第一季》，饰演和男主有一夜情的已婚妇女。2016年，出演舞台剧《Dry Powder》，饰演一位无情且势利的企业创始人。
2017年1月5日，客串出演的电视剧《波特兰迪亚第七季》播出，她在剧中饰演一名代理教练；1月15日，其主演的电视剧《国土安全第六季》开播；同年7月28日，参演的喜剧片《布里斯比熊》上映，在片中饰演一名爱情治疗师。2018年2月11日，参与制作并主演的系列美剧《国土安全第七季》开播，这是她首次担任制作人；同年6月，与吉姆·帕森斯合作主演的家庭片《孩童杰克》上映，她饰演一位儿子有性别认知障碍的母亲。
2020年2月9日，克莱尔·丹尼斯主演的系列美剧《国土安全第八季》播出。
孩童杰克2018-06-01
饰演Alex Wheeler 导演Silas Howard 主演吉姆·帕森斯，利奥·詹姆斯·戴维斯，奥克塔维亚·斯宾瑟
布里斯比熊2017-07-28
饰演Emily 导演戴夫·麦卡里 主演凯尔·穆尼，马克·哈米尔，安迪·萨姆伯格
酷我随行2013-06-21
饰演Lainee Diamond 导演马克斯·梅尔 主演詹姆斯·麦斯登 ，托马斯·曼，莎拉·伯格
Lemon 2011-09-30
饰演Herself
导演Laura Brownson，Beth Levison 主演Lemon Andersen
自闭历程2010-02-06
饰演Temple Grandin 导演米克·杰克逊 主演朱莉娅·奥蒙德，大卫·斯特雷泽恩，凯瑟琳·欧哈拉
我和奥逊·威尔斯2009-12-04
饰演Sonja Jones 导演理查德·林克莱特 主演扎克·埃夫隆，克里斯蒂安·麦凯，本·卓别林
I-59 South2009
饰演(rumored) 导演Erik A. Williams 主演德鲁·巴里摩尔，瑞秋·薇特曼，Laura Sorenson
星尘2007-08-10
饰演Yvaine 导演马修·沃恩 主演米歇尔·菲佛，查理·考克斯，罗伯特·德尼罗
强捕犯2007-08-04
饰演Allison Lowry 导演刘伟强
主演理查·基尔，卡迪·斯特瑞兰德，艾薇儿·拉维尼
夜幕2007-06-29
饰演Ann Grant 导演拉乔斯·科泰 主演瓦妮莎·雷德格瑞夫 ，帕特里克·威尔森，托妮·科莱特
国土安全第八季2020-02-09
饰演Carrie Mathison
国土安全第七季2018-02-11
饰演Carrie Mathison 导演莱斯利·林卡·格拉特，迈克尔·科里克，夏洛特·席琳 主演伊丽莎白·马弗尔，杰克·韦伯，莫瑞·史特林
国土安全第六季2017-01-15
饰演Carrie Mathison 导演基斯·戈登 主演鲁伯特·弗兰德，伊丽莎白·马弗尔，曼迪·帕廷金
波特兰迪亚2017-01-05
饰演代理教练（第七季客串） 导演Carrie Brownstein 主演弗莱德·阿米森
无为大师第一季2015-11-06
饰演Nina（客串） 导演詹姆斯·庞索特 主演阿兹·安萨里
国土安全第五季2015-10-04
饰演Carrie Mathison 导演莱斯利·林卡·格拉特 主演曼迪·帕廷金，米兰达·奥图 ，鲁伯特·弗兰德
国土安全第四季2014-10-05
饰演Carrie Mathison 导演阿莱克斯·甘萨 主演曼迪·帕廷金，鲁伯特·弗兰德，苏拉·沙玛
国土安全第三季2013-09-29
饰演Carrie Mathison 导演迈克尔·科斯塔，克拉克·约翰森 主演戴米恩·路易斯，曼迪·帕廷金，鲁伯特·弗兰德
国土安全第二季2012-09-30
饰演Carrie Mathison 导演迈克尔·科斯塔，克拉克·约翰森 主演戴米恩·路易斯，曼迪·帕廷金，莫瑞娜·巴卡琳
国土安全第一季2011-10-02
饰演Carrie Mathison 导演迈克尔·科斯塔，克拉克·约翰森 主演戴米恩·路易斯，曼迪·帕廷金，莫瑞娜·巴卡琳
2007年11月，克莱尔·丹尼斯关注美国公立学校资源的问题，与美国参议员Bill Bradley及洛杉矶演员Zac Efron，通过非营利组织DonorsChoose.org，为有需要的学生提供书籍、艺术品、技术、实地考察和其他资源。
2014年4月，关注阿富汗失偶女性的生活状况，并通过慈善组织“阿富汗之手”向其提供物质支持，帮助她们重获希望开始新生活，从而获得《Variety》杂志“女性的力量”称号。
▪ 2015 第72届 剧情类剧集最佳女主角奖 国土安全 （提名）
▪ 2013 第70届 剧情类剧集最佳女主角奖 国土安全 （获奖）
▪ 2012 第69届 剧情类剧集最佳女主角奖 国土安全 （获奖）
▪ 2011 第68届 迷你剧/电视电影最佳女主角奖 自闭历程 （获奖）
▪ 1995 第52届 剧情类剧集最佳女主角奖 我所谓的生活 （获奖）
▪ 2016 第68届 剧情类剧集最佳女主角 国土安全 （提名）
▪ 2015 第67届 剧情类剧集最佳女主角 国土安全 （提名）
▪ 2014 第66届 剧情类剧集最佳女主角 国土安全 （提名）
▪ 2013 第65届 剧情类剧集最佳女主角 国土安全 （获奖）
▪ 2012 第64届 剧情类剧集最佳女主角 国土安全 （获奖）
▪ 2010 第62届 迷你剧/电视电影最佳女主角 自闭历程 （获奖）
▪ 1995 第47届 剧情类剧集最佳女主角 我所谓的生活 （提名）
▪ 2011 第17届 最佳电视电影女演员 自闭历程 （获奖）
▪ 1999 第1届 最佳电影女演员 （提名）
▪ 1997 第6届 最佳女演员 罗密欧与朱丽叶 （获奖）
▪ 1997 第6届 最佳吻戏 罗密欧与朱丽叶 （提名）
▪ 1997 第6届 最佳银幕搭档 罗密欧与朱丽叶 （提名）
▪ 2016 第42届 黄金时间有线台最受欢迎女 （提名）
▪ 2014 第40届 最受欢迎有线台女演员 （提名）
▪ 2015 第20届 剧情类最佳女主角 国土安全 （获奖）
▪ 2012 第17届 剧情类最佳女主角 国土安全 （获奖）
▪ 2010 第15届 迷你剧集最佳女主角奖 自闭历程 （获奖）
克莱尔·丹尼斯具备了美貌与气质，在一颦一笑之间，将稚气未脱的娇羞少女心，以及骨子里坚定勇敢的性格拿捏的刚刚好。（VOGUE评）
其对观众的吸引力，也正是她那不断突破和不可被预知的潜力：在《小妇人》中，从反射般的惊喜，变成震惊的开怀大笑，包含了感激、难以置信和尴尬，以及慌乱的开心，十秒之内，浑然天成；到了《罗密欧与朱丽叶》，三秒之内精确演绎了从困惑、也完成了从震惊到悲伤的完美过渡；而《自闭历程》中患有自闭症的美国动物科学家，这个复杂而极具层次感的角色，则让克莱尔的演技充分绽放。（精品购物指南评）
克莱尔·丹尼斯拥有纯净的外表，却能在充满悬疑、冒险和猜忌的作品中站稳脚步。而这位耶鲁大学的高材生几乎完美的演绎了一个好莱坞才女的人生样本。虽然个人生活出现过一段时间的波澜，但总体上有品位的选片和不断努力的态度都让其平稳过渡到了一个更全面、更深刻的女演员层面。丹妮斯也无疑是好莱坞又一个正面形象的展示符号。（妞新闻、时光新闻评）
