Kariera aktorska Po obejrzeniu filmu Sława zapragnęła zostać aktorką. Zaczęła grać w reklamach, a pierwszy raz na dużym ekranie wystąpiła, wraz ze swoją przyjaciółką Nicole Kidman, w filmie Randka na przerwie. Na Watts nie zwrócono zbyt dużej uwagi, w filmie dominowała Kidman, która otrzymała jedną z głównych ról.
Dzięki Davidowi Lynchowi i jego Mulholland Drive nastąpił przełom w karierze Watts. Od tamtej pory zaczęła częściej dostawać role pierwszoplanowe. W 2002 roku zagrała dziennikarkę Rachel Keller w horrorze Gore’a Verbinskiego, The Ring. Rok później zgodziła się wystąpić w filmie 21 gramów bez uprzedniego przeczytania scenariusza. Za tę rolę po raz pierwszy została nominowana do Oscara, dla najlepszej aktorki pierwszoplanowej. Kolejną ważną rolą dla Watts okazał remake Petera Jacksona King Kong, od tej pory była bardziej rozpoznawana oraz zaczęła zdobywać więcej nominacji i nagród. W tym samym roku zagrała w drugiej części Ringu The Ring 2 ponownie wcielając się w Rachel Keller. W 2012 została po raz drugi nominowana do Oscara, dzięki roli Marii w filmie Niemożliwe.
W 2002 znalazła się na liście pięćdziesięciu najpiękniejszych według magazynu People. Watts zaangażowała się we Wspólny Program Narodów Zjednoczonych Zwalczania HIV i AIDS.
Zasiadała w jury konkursu głównego na 75.