2007年,海莉·斯坦菲尔德第一次出现在电视上,她在连续剧《BacktoYou》的一集里获得露脸机会;2009年,她参演了短片电影《她是一只狐狸》。
2010年,科恩兄弟挑选了几乎没有什么演戏经验的海莉·斯坦菲尔德出演电影《大地惊雷》,在这部电影里她和三位演技派男星马特·达蒙、乔什·布洛林和杰夫·布里吉斯合作,扮演了一个直率、洒脱和坚强的外表下隐藏着一颗天真脆弱的少女玛蒂·罗斯,和一名年长的警官一起追踪杀死她父亲的法外之徒。海莉·斯坦菲尔德成凭借这部电影她获得奥斯卡金像奖最佳女配角奖提名。
2011年5月中旬,海莉·斯坦菲尔德成为时尚品牌MIUMIU的代言人。
2013年,海莉·斯坦菲尔德出演了由意大利导演卡罗·卡雷执执导的电影《罗密欧与朱丽叶》扮演朱丽叶,在剧中和由道格拉斯·布斯扮演的罗密欧上演爱情篇章,她在这一年还出演了改编自美国科幻巨擘奥森·斯科特·卡德同名长篇小说的科幻大作《安德的游戏》。
2014年,海莉·斯坦菲尔德出演了由凯文·科斯特纳主演的动作片《三日刺杀》,在片中扮演男主角处于青春叛逆期的女儿;她还和凯拉·奈特莉、马克·鲁法洛一起出演了约翰·卡尼执导的电影《歌曲改变人生》;这一年她还出演了由汤米·李·琼斯执导并主演的电影《送乡人》,本片改编自格兰登·斯沃特豪斯出版于1988年的同名小说。
2015年,她和杰西卡·阿尔芭、塞缪尔·杰克逊主演了电影《刺客学妹》,片中饰演16岁的少女刺客;同年,还出现在安娜·肯德里克主演的电影《完美音调2》中。
2017年,主演由塔拉维斯·奈特执导的科幻动作片《大黄蜂》,在片中饰演查莉·沃特森,该片于2018年12月21日起全球公映。
2018年5月,主演由大卫·戈登·格林执导的苹果预定喜剧《狄金森》,在剧中饰演艾米莉·狄金森;同年,为美国索尼哥伦比亚影片公司出品的动画大电影《蜘蛛侠:新纪元》中的女蜘蛛侠格温·斯黛西配音。