Emily Deschanel se stala jednou z nejzářivějších Hollywoodských hvězd. V posledních letech hrála v takových filmech jako je Návrat do Cold Mountain (režie Anthony Minghell), Pevnost Alamo (režie John Lee Hancock), Spider-Man 2 (režie Sam Raimi) a Glory Road (režie James Gartner), kde si zahrála vedle hereckých osobností Joshe Lucase a Dereka Lukeho .

V říjnu 2004 ji magazín Interview jmenoval jako jednu z šesti (řekněme) herců měsíce (6 Actors to Watch) v pravidelném sloupku Mladý Hollywood (Young Hollywood).

V roce 2003 se zúčastnila Mezinárodního filmového festivalu v Torontu (Toronto International Film Festival) a v roce 2004 Sundance Film Festival s nezávislým filmem Easy (režie Jane Weinstock).

Emily Deschanel hostovala v televizních seriálech Drzá Jordan , Providence a Zákon a pořádek: Útvar pro zvláštní oběti . Co se týče divadelní kariéry, jako člen Interact Theatre Company hrála roli "Emily" ve hře Our Town (Naše město) a roli "Natashi" ve hře Three Sisters (Tři sestry).

Její nejznámější seriál jsou ale Sběratelé kostí (Bones) , kde hraje hlavní roli antropoložky Temperance Brenannové s polictistou Seeley Boothem (David Boreanaz ). Seriál se dočkal šesti řad, právě se natáčí sedmá.