Một trong các xuất hiện sớm nhất trên truyền hình của Thompson là năm 1984, cùng với Stephen Fry và Hugh Laurie như diễn viên khách trong hài kịch tình huống The Young Ones. Thompson đóng vai Miss Money-Sterling trong tập "Bambi". Năm 1988, cô đóng vai chính và viết loạt hài kịch ngắn mang tên Thompson cho đài BBC1; loạt hài kịch ngắn này không thành công.

Vai diễn chính đầu tiên của Thompson là trong hài kịch lãng mạn, The Tall Guy. Sự nghiệp của cô tới một khúc quanh quan trọng với một loạt các diễn xuất và phim được giới bình luận hoan nghênh, bắt đầu từ phim Howards End 1992 (phim này cô đoạt Giải Oscar cho nữ diễn viên chính xuất sắc nhất); vai Gareth Peirce, luật sư của Guildford Four, trong phim In the Name of the Father; The Remains of the Day đối diện với Anthony Hopkins; và vai họa sĩ người Anh Dora Carrington trong phim Carrington.

Năm 1996, cô đoạt Giải Oscar cho kịch bản chuyển thể hay nhất cho kịch bản phim Sense and Sensibility (phim), chuyển thể từ truyện Sense and Sensibility của Jane Austen, một phim cô cũng đóng vai chính đối diện với Hugh Grant và được đề cử giải Oscar cho nữ diễn viên xuất sắc nhất. Cô đã nói rằng mình giữ cả hai tượng Oscar của mình trong phòng tắm ở tầng dưới, lúng túng tìm cách đặt chúng ở chỗ cao hơn.[2]

Diễn xuất trên truyền hình gần đây của Thompson gồm có vai chính trong phim Wit (2001) của đài truyền hình HBO, trong đó cô đóng vai bệnh nhân ung thư sắp chết, và loạt truyện ngắn Angels in America (2003), đóng nhiều vai, trong đó có một vai thiên thần. Cô đoạt giải Emmy trong vai diễn viên khách trong tập năm 1997 của show Ellen; trong tập này cô đóng vai tiểu thuyết hóa nhại lại chính mình. Cô cũng xuất hiện trong một tập của Cheers năm 1992 mang tên "One Hugs, the Other Doesn't".

Gần đây nhất, Thompson đóng các vai phụ như Sybill Trelawney trong Harry Potter and the Prisoner of Azkaban và Harry Potter and the Order of the Phoenix. Cô cũng xuất hiện trong hài kịch thành công Love Actually. Phim Nanny McPhee, kịch bản chuyển thể của Emma Thompson từ quyển Nurse Matilda của Christianna Brand, được công chiếu lần đầu vào tháng 10 năm 2005. Thompson làm việc trên một dự án 9 năm, đã viết kịch bản và đóng vai chính cùng với mẹ (người xuất hiện trong một vai nhỏ). Trong phim Stranger than Fiction cô đóng vai một tác giả tìm cách giết nhân vật chính của mình, Harold Crick, người đã trở thành một người thật. Thompson cũng đóng một vai nhỏ không ghi tên trên phim là vai bác sĩ áp dụng việc chữa bệnh ung thư ở dạng bệnh sởi trong phim mới nhất chuyển thể của I Am Legend, do Last Chance Harvey đóng vai chính, đối diện với Dustin Hoffman, Eileen Atkins và Kathy Baker. Cô cũng sẽ xuất hiện ở phim An Education và The Boat That Rocked, phim mới của Richard Curtis cũng gồm các diễn viên chính Gemma Arterton, Philip Seymour Hoffman, January Jones, Kenneth Branagh, Bill Nighy, Nick Frost, Jack Davenport và Rhys Ifans.

Do tranh chấp về chương trình làm việc, Thompson chưa diễn lại vai Sybill Trelawney của mình trong phim Harry Potter and the Deathly Hallows. Năm 2009, cô xuất hiện trong ban QI (quiz show "Quite Interesting") ở tập phim, sẽ phát sóng ngày 6.3.2009.