20世纪90年代初期,米拉·索维诺在罗伯特·德尼罗的制作公司Tribeca做过女应侍、试镜的工作并成功拿到了第一个电视中的角色。在1993年的强盗片《朋友之间》中,米拉在片中饰演Laura,这是她首次在大银幕中亮相。后来,她又在影片《海盗》中扮演一个与人通奸的南美洲女孩。
1995年10月,主演奇幻喜剧电影《非强力春药》,饰演小神童的妈妈LindaAsh,凭借在该电影中的演出,获得第68届奥斯卡奖-最佳女配角、第53届美国金球奖最佳女配角以及第49届英国电影和电视艺术学院奖最佳女配角提名。
1996年5月,和艾什莉·贾德一起主演传记电影《双面梦露》,扮演转型后的玛丽莲梦露,为诠释这个角色,米拉把头发漂成铂金色,带假发来增加发量,凭借在电影中的演出获得第48届艾美奖最佳女主角提名和第54届美国金球奖最佳女主角提名。
1997年4月,主演喜剧电影《阿珠与阿花》,和丽莎·库卓饰演一对昔日的校园姐妹花的RomyWhite,这部小成本的喜剧当年收获大量好评,并获得第7届MTV电影奖-最佳歌舞场面提名奖;8月,主演惊悚科幻电影《变种DNA》,饰演Dr.SusanTyler,获得第24届土星奖最佳女主角提名。
1998年1月,与周润发合作,出演犯罪动作片《替身杀手》,饰演女主角MegCoburn,展现了一个美丽与正义并存的造假女郎形象;12月,与马龙·白兰度、查利·希恩搭档主演喜剧电影《意外之财》,饰演AgentKarenPolarsk。
1999年1月,与瓦尔·基尔默一起主演爱情电影《真情难舍》,饰演与盲人按摩师维吉尔相爱不离不弃的AmyBenic;5月,主演斯派克·李执导的爱情犯罪电影《山姆的夏天》,扮演了一位饱受虐待的迪斯科舞手Dionna。
2002年1月,与玛丽亚·凯莉搭档主演大卫·安斯鲍夫导演的犯罪惊悚片《聪明女孩》,饰演一位意外卷入非法活动的女招待。
2005年10月,主演加拿大电影导演克里斯丁·杜瓦执导的悬疑惊悚片《人口贩卖》,饰演被拐卖年轻女性KateMorozov;凭借《人口贩卖》的演出,获得第63届美国金球奖最佳女主角提名。
2006年4月,主演间谍电影《地狱使者》,饰演医学博士JonathanSmith的未婚妻SophieAmsden。2007年9月,与杰昆·菲尼克斯、马克·鲁弗洛合作主演惊悚电影《冲击之路》,饰演律师德怀特·亚诺的前妻鲁思。2008年,参演剧情电影《卡利的烦恼》,饰演TheBalletmaster。
2009年1月,主演电视迷你剧《圣殿骑士最后战役》,饰演坚持追求真理的TessChaykin;2月12日,联合国毒品与犯罪问题办公室任命米拉·索维诺为亲善大使,以推动全球对于打击人口贩卖问题的关注;5月,主演战争电影《列宁格勒》,饰演前往战地采访的英国女记者KateDavis。
2010年3月,主演BrooksBranch执导的爱情电影《多重讥讽》,饰演女主角加布里埃尔的好友Cari;9月,主演家庭剧情电影《蒲公英的灰尘》,饰演WendyPorter,该电影播出后斩获美国圣路易斯奥比斯波国际电影节佳电影、美国温馨电影节最佳剧情片、法国多维尔电影节荣誉大奖等多个奖项。
2011年7月,主演家庭影片《联合广场》,饰演Lucy。
2012年2月,出演制作人杰瑞·布鲁克海默的CBS剧《伞兵》,扮演一名普通的母亲;5月,参演由艾美奖、奥斯卡奖提名导演罗伯特·B·维德制作的人物传记《记录伍迪·艾伦》,饰演Herself;9月,主演惊悚片《纯真的交易》,饰演失去女儿的母亲ClaireBecker,并担任第19届德国奥尔登堡国际电影节评委会主席。
2014年10月,参演惊悚电视系列剧《跟踪者》,饰演FBI探员维姬·格雷格;4月,与阿比吉尔·布莱斯林合作主演犯罪惊悚电影《梦魇姐妹》,饰演Perfect的妈妈Linda。
2015年3月,参演JonathanM.Gunn执导的宗教题材电影《你相信吗?》,饰演Samantha。