Eisenberg đã có vai diễn đầu tiên trên truyền hình qua series Get Real, từ năm 1999 đến 2000. Năm 2001, anh xuất hiện trong quảng cáo Dr Pepper của Anh trong vai "Cậu Bé Cởi Truồng."[29] Sau khi xuất hiện trong bộ phim  truyền hình Lightning: Fire from the Sky, anh đóng trong bộ phim độc lập Roger Dodger (bộ phim đã giúp anh thắng một giải thưởng Diễn viên Triển Vọng Nhất ở liên hoan phim San Diego), và bộ phim The Emperor's Club, cả hai đều được ra mắt năm 2002 với phản hồi tương đối tích cực.

Năm 2005, Eisenberg xuất hiện trong Cursed, một bộ phim kinh dị đạo diễn bởi Wes Craven, và The Squid and the Whale, một bộ phim độc lập được đánh giá cao với sự góp mặt của Laura Linney và Jeff Daniels.[25] Trong năm 2007, anh đối đầu với Richard Gere và Terrence Howard trong The Hunting Party, bộ phim hồi hộp nơi anh vào vai một nhà báo Mỹ ở Bosnia. Trong năm 2009, Eisenberg đóng vai chính trong Adventureland, một bộ phim hài đạo diễn bởi Greg Mottola và quay ở công viên Kennywood gần Pittsburgh, bang Pennsylvania. Quay phim kết thúc vào tháng 10 năm 2007,[30] và bộ phim ra mắt ở Liên hoan Phim Sundance năm 2009. Vào tháng 11 năm 2007, Eisenberg được tuyển vào bộ phim indie hài-chính kịch Holy Rollers cùng em gái,Hallie Eisenberg. Hắn đóng vai một người Do Thái Hasidic trẻ, người bị nhử đi buôn bán ma túy. Quay phim diễn ra ở New York vào năm 2008.[31] Vào những năm cuối 2000, anh cũng đã có vai diễn trong những phim độc lập Solitary Man, vai Daniel, và Camp Hell, một bộ phim kinh dị đạo diễn bởi George Van Buskirk.[32][33]

Eisenberg có vai diễn bứt phá trong vai anh chàng Colombus dễ bị kích thích thần kinh trong Zombieland. Bộ phim còn có sự tham gia của Woody Harrelson, Emma Stone, và Abigail Breslin trên một chuyến đi qua nước Mỹ sau ngày tận thế Zombie, và đã nổi một cách bất ngờ. Năm 2010, anh đóng cùng Andrew Garfield và Justin Timberlake trong vai người sáng lập Facebook Mark Zuckerberg trong phim The Social Network, bộ phim đã giúp anh nhận được giải Nam diễn viên xuất sắc nhất từ Ủy ban Quốc gia về Phê bình Điện ảnh,[34] và đề cử cho Nam diễn viên xuất sắc nhất ở Giải BAFTA, Giải Quả cầu Vàng, Giải Oscar. Theo đạo diễn phim David Fincher, cả ông và nhà biên kịch Aaron Sorkin đã biết vai diễn sẽ thuộc về anh ngay sau khi họ xem đoạn băng thử vai.[35] Ngày 22 tháng mười một, năm 2010 Eisenberg được vinh danh cùng với Whoopi Goldberg, Joycelyn Engle và Harvey Krueger, ở Buổi Đấu giá cho trẻ em của người nổi tiếng, giúp đỡ những trẻ em ở thảm họa Chernobyl. Steven Spielberg là chủ tịch của sự kiện hàng năm.[18] Vào 29 tháng 1 năm 2011, Eisenberg dẫn chương trình Saturday Night Live trên kênh NBC, cùng ca sĩ khách mời Nicki Minaj. Trong đoạn độc thoại mở màn, Eisenberg đã được người sáng lập Facebook Mark Zuckerberg tham gia cùng.

Vào năm 2011, anh đóng trong bộ phim hoạt hình gây bão phòng vé Rio, trong vai nhân vật chính Blu, một chú vẹt Spix thuần sống ở thành thị, cố để học bay, cùng với Anne Hathaway, đồng nghiệp cũ của anh (và người chị em trên màn ảnh) từ Get Real, cũng như George Lopez, Jake T. Austin, Tracy Morgan, Jemaine Clement, Leslie Mann, Rodrigo Santoro, will.i.am và Jamie Foxx. Anh hát một phần của bài hát "Real in Rio" trong album nhạc phim, bài hát đã được đề cử Giải Oscar cho Ca khúc nhạc phim hay nhất. Anh còn đóng cùng Aziz Ansari, Danny McBride, và Nick Swardson trong 30 Minutes or Less, một phim trộm hài kịch về một người giao pizza, thủ vai bởi Eisenberg, bị buộc phải cướp một ngân hàng, được công chiếu vào tháng 8 năm 2011. Vào tháng 10 năm 2011, Eisenberg đã viết kịch bản đầu tiên cho một tác phẩm của nhà hát Rattlestick Playwright Asuncion, được biểu diễn ở nhà hát Cherry Lane. Eisenberg cũng thủ vai trong vở kịch, được đạo diễn bởi Kip Fagan. Vở kịch kể về hai người bạn với tư tưởng tự do, đóng bởi Eisenberg và Justin Bartha, khi những giả định của họ bị thử thách bởi người bạn cùng phòng mới người Philippines, được đóng bởi Camille Mana.[36][37]

Vào năm 2012, anh đóng với Melissa Leo trong Why Stop Now, một bộ phim về một người mẹ nghiện thuốc và đứa con trai là thần đồng âm nhạc,[38] và trong bộ phim tình cảm hài hiện thực huyền ảo To Rome with Love, đạo diễn bởi Woody Allen. Cùng năm đó, anh đã đâm một đơn kiện đòi 3 triệu đô từ nhà sản xuất của bộ phim trên DVD Camp Hell, vì tội lạm dụng danh tiếng. Theo như đơn kiện, Eisenberg đồng ý xuất hiện trong phim coi như thiện ý với bạn của ah. Anh tham gia vào quá trình quay phim vào một ngày năm 2007, nhận được khoảng $3.000,[39] và chỉ xuất hiện vài phút trong suốt bộ phim.[40] Chính bởi sự xuất hiện khá ít ỏi, anh đã ngạc nhiên khi thấy mặt mình xuất hiện chủ đạo trên bìa DVD, ý rằng anh có vai chính trong bộ phim. Bên luật của anh đưa ra cho Luật California nhiều nguyên do khởi tố, trong đó có hoạt động kinh tế không công bằng và quyền quảng cáo.[41]

Năm 2013, Eisenberg gặp lại Woody Harrelson trong bộ phim giật gân trộm ảo thuật Now You See Me, trong vai một ảo thuật gia kín và nghệ sĩ đường phố được tuyển vào một nhóm bí mật gồm những ảo thuật gia ưu tú để thực hiện những vụ cướp ngân hàng bằng những trò ảo thuật, phân phát tiền của một thương gia giàu có (Michael Caine) lại cho nạn nhân của những kế hoạch tư bản bẩn thỉu của hắn. Năm đó, anh tuyên bố sẽ tiếp tục viết kịch, cho cả sân khấu và màn bạc, cũng như sẽ tiếp tục diễn xuất.[42] Anh đóng trong bộ phim của Richard Ayoade, The Double, được quay vào năm 2012,[43] và trở lại vai của ông ta, Blu trong Rio 2 (2014).[44] Anh đóng cùng Kristen Stewart,trong bộ phim hành động hài American Ultra (2015), trong vai một đặc vụ giải nghệ bị truy đuổi bởi C.I.A.[45]

Năm 2015, Eisenberg đóng vai nhà báo của Rolling Stone David Lipsky trong bộ phim tiểu sử The End of the Tour, đóng cùng Jason Segel, diễn tả tác giả David Foster Wallace quá cố.

Trong phần sau của Now You See Me, Now You See Me: The Second Act, khởi chiếu ngày 10 tháng 6, năm 2016.[4] Eisenberg sẽ trở lại vai của anh là ảo thuật gia đường phố J. Daniel "Danny" Atlas.[4]

Eisenberg đóng vai nhân vật phản diện Lex Luthor trong Batman v Superman: Dawn of Justice, được phát hành vào tháng 3 năm 2016.[2] Như một phần của chiến dịch quảng cáo phim, một bài viết hư cấu về tập đoàn LexCorp "mới" trên báo Fortune, được thiết kế như một hồ sơ tạp chí và được xuất bản vào tháng 5 năm 2015, tiết lộ rằng tên đầy đủ của Lex Luthor là Alexander Luthor, Jr.[3] Trong cuộc phỏng vấn, Luthor được mô tả là "một thiên tài 31 tuổi người đã biến một con khủng long hóa dầu cũ kĩ và máy móc thành một con cưng công nghệ của Fortune 500, điều mà vài người gọi là một thành tựu quá sức người."[3] Về màn trình diễn của mình, Eisenberg đã nhận được phản hồi tiêu cực từ các nhà phê bình và khán giả trên toàn thế giới, với nhiều người khẳng định rằng vai diễn minh họa nhân vật rất sai lầm và đáng xấu hổ, biến bộ phim từ một không khí tối tăm và nghiêm túc thành một điều gợi nhớ đến những bộ phim Batman bị chế nhạo của Joel Schumacher. Từ đó đã nảy sinh một cuộc bàn luận về những điều nên được sửa đổi về nhân vật của Luthor trong Vũ trụ điện ảnh DC mở rộng, cũng như việc tiếp tục tuyển diễn viên này.

Eisenberg cũng đóng trong Café Society đạo diễn bởi Woody Allen.[28] Những diễn viên khác bao gồm Jeannie Berlin, Blake Lively, Parker Posey, Steve Carell, Corey Stoll, Ken Stott, và Tony Sirico.[28][46][47] Bộ phim sẽ có buổi công chiếu vào Liên hoan Phim Cannes vào ngày 11 tháng 5 năm 2016.[48]