บาร์ตันเริ่มแสดงตั้งแต่อายุแปดขวบ โดยร่วมแสดงในละครเวทีเรื่องSlavs! ที่เปิดตัวครั้ง แรกนอกบรอดเวย์ ในปี 1994 ซึ่งเขียนโดยโทนี่ คุชเนอร์วินเซนต์ แคนบีจากเดอะนิวยอร์กไทมส์ยกย่องการแสดงของบาร์ตันว่า "ยอดเยี่ยม" และ "น่าเกรงขามอย่างน่าขนลุก" ^{[ 13 ] [ 14 ]} นิตยสาร นิวยอร์กยังยกย่องเธอว่าเป็น "เด็กหญิงตัวน้อยที่น่ารัก [ที่] แสดงให้เห็นถึงเสน่ห์อันสมบูรณ์แบบ" ^{[ 15 ]}เธอปรากฏตัวในละครนอกบรอดเวย์อีกหลายเรื่อง โดยรับบทนำในละคร เรื่อง Twelve Dreamsของเจมส์ ลาปินร่วมกับมาริสา โทเมที่ลินคอล์นเซ็นเตอร์แคนบียกย่องบาร์ตันอีกครั้ง โดยกล่าวว่าเธอ "มีความสง่างามที่อ่อนหวานในบทบาทของเอ็มม่าผู้โชคร้าย" ^{[ 13 ]}ในปี 1996 บาร์ตันได้รับบทสมทบใน ละครเรื่อง Where the Truth Liesของแคทเธอรีน บัตเตอร์ฟิลด์ ซึ่งเปิดแสดงที่ โรงละครไอริชรีเพอร์ทอรีในนิวยอร์ก นอกจากนี้ นิวยอร์กไทมส์ยังกล่าวอีกว่า "นักแสดงเด็กที่ชนะรางวัลอย่างบริตทานี บอยด์และมิชา บาร์ตันนั้นฉลาดพอที่จะไม่แสดงความไร้เดียงสาและความฉลาดเกินวัยของตัวละครของพวกเธอมากเกินไป" ^{[ 16 ]}ในปี 1997 เธอปรากฏตัวร่วมกับไดแอนน์ ไวสต์ที่โรงละครสาธารณะใน ละครเรื่อง One Flea Spareของนาโอมิ วอลเลซ [ ^{17 ] การ}แสดงในนิวยอร์กได้รับรางวัลโอบีสาขาละครยอดเยี่ยม

เธอเปิดตัวในวงการภาพยนตร์ครั้งแรกในเรื่องLawn Dogsซึ่งได้รับรางวัลจากเทศกาลภาพยนตร์ทั่วโลก บาร์ตันได้รับคำชมจากนักวิจารณ์สำหรับบทบาทของเธอ โดยJanet MaslinจากThe New York Timesยกย่องการแสดงที่ "สง่างาม" ของเธอ^{[ 18 ]}และEmpireยกย่องการแสดงหลักที่ "น่าหลงใหล" ของเธอ^{[ 19 ]}จากนั้นบาร์ตันก็ปรากฏตัวในNotting Hill (1999) และThe Sixth Sense (1999) ภาพยนตร์ทั้งสองเรื่องประสบความสำเร็จทั้งในด้านคำวิจารณ์และรายได้ โดยทำรายได้ 363,889,700 ดอลลาร์และ 672,806,292 ดอลลาร์ตามลำดับ เธอยังแสดงในPupsซึ่งเป็น " Dog Day Afternoonสำหรับคนรุ่น MTV" ^{[ 20 ]}ร่วมกับBurt Reynoldsและร่วมกับ Cameron Van Hoy นักวิจารณ์ภาพยนตร์Roger Ebertเรียกผลงานของพวกเขาในภาพยนตร์เรื่องนี้ว่า "การแสดงที่เป็นธรรมชาติและเป็นอิสระที่สุดสองอย่างที่ผมเคยเห็นจากนักแสดงทุกวัย" ^{[ 21 ]}

บาร์ตันปรากฏตัวทางโทรทัศน์ครั้งแรกในปี 1994 โดยรับบทเป็นคอร์วินา แลงในวัยเด็กในฉากย้อนอดีตของละครโทรทัศน์เรื่องAll My Childrenในปี 1996 เธอกลับมาแสดงในรายการอีกครั้ง โดยรับบทแทนมิเชล ทรัคเทนเบิร์กในบทลิลี่ เบนตัน มอนต์โกเมอรี^{[ 22 ]}เธอรับบทเป็นนักแสดงรับเชิญใน 8 ตอนของซีรีส์โทรทัศน์เรื่อง Once and Again ในบทเคธี่ ซิงเกอร์ แฟนสาวของเจสซี่ แซมม์เลอร์ ( อีแวน เรเชล วูด ) ในปี 2001 เธอกลับมาแสดงภาพยนตร์อีกครั้งและรับบทนำในภาพยนตร์ดราม่าอิสระของแคนาดาเรื่องLost and Deliriousซึ่งดัดแปลงมาจากนวนิยายเรื่องThe Wives of Bathโดยซูซาน สวอนภาพยนตร์เรื่องนี้ได้รับการวิจารณ์ที่หลากหลาย แต่การแสดงของบาร์ตันและนักแสดงร่วมอย่างไพเปอร์ เพอราโบและเจสสิกา ปาเรได้รับการยกย่องอย่างกว้างขวาง^{[ 23 ]}เธอยังแสดงในภาพยนตร์เรื่องJulie Johnson (2001) ร่วมกับลิลี่ เทย์เลอร์และคอร์ทนีย์ เลิ ฟ โดยรับบทเป็นลูกสาวของหญิงสาวที่มีความสัมพันธ์แบบเลสเบี้ยนนอกจากนี้ บาร์ตันยังมีบทสมทบในภาพยนตร์ดราม่าวัยรุ่นอิสระเรื่อง Tart (2001) ร่วมกับแบรด เรนโฟรและโดมินิก สเวนอีก ด้วย

การปรากฏตัวทางโทรทัศน์อื่นๆ ได้แก่ ตอนหนึ่งของซีรีส์Fastlane ทางช่อง Fox (2003) เธอยังปรากฏตัวเป็นคู่รักใน มิวสิกวิดีโอเพลง " Goodbye My Lover " ของJames Blunt (2005) ^{[ 24 ]}และในมิวสิกวิดีโอเพลง " Addicted " ของ Enrique Iglesias (2003) ^{[ 25 ]}

ในเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2546 ช่อง Fox ได้ออกอากาศซีรีส์โทรทัศน์ เรื่อง The OCซึ่งเป็นเรื่องราวเกี่ยวกับวัยรุ่นผู้มั่งคั่งที่มีชีวิตส่วนตัววุ่นวายอาศัยอยู่ในออเรนจ์เคาน์ตี้ รัฐแคลิฟอร์เนียอัน งดงาม รายการนี้ประสบความสำเร็จอย่างรวดเร็วเนื่องจากมีฐานแฟนคลับจำนวนมาก และส่งผลให้ชื่อเสียงของบาร์ตันเพิ่มขึ้นจากบทบาทของเธอในฐานะมาริสสา คูเปอร์บาร์ตันออกจากรายการในตอนจบของฤดูกาลที่สามในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2549 ในช่วงที่เธออยู่ในรายการ บาร์ตันได้รับรางวัลTeen Choice Awards หลายรางวัล นอกจากนี้เธอยังได้รับการยกย่องจากGlamourว่าเป็น "ดาวรุ่งพุ่งแรงคนต่อไป" ^{[ 26 ]} เรตติ้ง ของ The OCลดลงอย่างมากในช่วงฤดูกาลที่สามและสี่ และจบลงในช่วงต้นปี พ.ศ. 2550 ^{[ 27 ]}

ในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2549 บาร์ตันปรากฏตัวในรายการวาไรตี้ตลกของอังกฤษThe Friday Night Projectในฐานะพิธีกรรับเชิญ^{[ 28 ]}ในปี พ.ศ. 2550 บาร์ตันปรากฏตัวในภาพยนตร์เรื่องThe Oh in Ohioและภาพยนตร์ตลกเรื่องVirgin Territoryร่วมกับเฮย์เดน คริสเตนเซนเธอยังร่วมแสดงกับเชอร์ลีย์ แมคเลนและคริสโตเฟอร์ พลัมเมอร์ใน ภาพยนตร์ดราม่าสงคราม เรื่อง Closing the Ringของริชาร์ด แอทเทนโบโรห์ แอ ทเทนโบโรห์ยกย่องเธอโดยกล่าวว่า "ความสามารถของเธอในการถ่ายทอดความเจ็บปวดและความเศร้า ความหวังและความกลัวนั้นน่าทึ่ง" เดอะ อินดิเพนเดนท์ยังกล่าวอีกว่า "เธอทำให้ตัวละครของเธอมีความเปราะบางที่น่าดึงดูดใจ" ^{[ 29 ]}เธอยังปรากฏตัวในภาพยนตร์ตลกของอังกฤษ เรื่อง St Trinians (2007) โดยรับบทเป็นอดีตหัวหน้าห้องของโรงเรียนนั้นที่ให้คำแนะนำนักเรียนรุ่นพี่ในปัจจุบันเกี่ยวกับแฟชั่นและสไตล์^{[ 29 ]}ต่อมาในปี พ.ศ. 2550 บาร์ตันได้รับบทในภาพยนตร์ต่างประเทศที่ผลิตโดยวงดนตรีรัสเซียtATuเรื่องYou and I ภาพยนตร์เรื่องนี้ฉายรอบปฐมทัศน์ที่เทศกาลภาพยนตร์เมืองคานส์ในเดือนพฤษภาคม ปี 2008 และเข้าฉายในโรงภาพยนตร์ในรัสเซียในปี 2011

เธอปรากฏตัวในภาพยนตร์เรื่อง Assassination of a High School President (2008) ร่วมแสดงกับบรูซ วิลลิสซึ่งฉายรอบปฐมทัศน์ในเทศกาลภาพยนตร์ซันแดนซ์ปี 2008 The Hollywood Reporterยกย่องการแสดงที่ "น่าดึงดูดใจ" ของบาร์ตัน^{[ 30 ]}เธอยังแสดงนำในภาพยนตร์สยองขวัญเรื่องWalled Inซึ่งวางจำหน่ายในรูปแบบดีวีดีในเดือนมีนาคม 2009 ภาพยนตร์เรื่องนี้ได้รับคำวิจารณ์ที่หลากหลาย แต่การแสดงของเธอได้รับการยกย่อง โดยIGNเรียกการแสดงของเธอว่า "ยอดเยี่ยม" ^{[ 31 ]}โครงการภาพยนตร์สยองขวัญเรื่องต่อไปของเธอHomecomingออกฉายแบบจำกัดในเดือนกรกฎาคม 2009 บาร์ตันไม่ได้เข้าร่วมงานเปิดตัวภาพยนตร์ระทึกขวัญจิตวิทยาเรื่องนี้เนื่องจากปัญหาสุขภาพ^{[ 32 ]}เธอยังแสดงนำในภาพยนตร์เรื่องDon't Fade Away ในปี 2009 อีกด้วย ในช่วงต้นปี 2009 เธอเริ่มถ่ายทำร่วมกับมาร์ติน ชีนใน ภาพยนตร์ เรื่อง Bhopal: A Prayer for Rainซึ่งเป็นภาพยนตร์ชีวประวัติเกี่ยวกับ โศกนาฏกรรมแก๊สรั่ว ที่โภปาล

ในการสัมภาษณ์เมื่อเดือนธันวาคม 2007 เธอระบุว่าเธอจะกลับมาทำงานในวงการโทรทัศน์อีกครั้งหากเป็นโครงการที่เหมาะสม “ไม่ใช่ว่าฉันไม่ชอบทำงานในวงการโทรทัศน์เลย มันคงน่าสนใจที่จะได้ควบคุมความคิดสร้างสรรค์มากขึ้นเกี่ยวกับทิศทางของเรื่องราวหรือตัวละคร แต่ต้องเป็นสิ่งที่เหมาะสมแน่นอน” ^{[ 29 ]}ในปี 2009 เธอรับบทเป็นหนึ่งในตัวละครหลักในThe Beautiful Lifeซีรีส์ใหม่ทางช่องThe CW [ ^{33 ] [ 34 ] ซี}รีส์นี้ถูกยกเลิกในวันที่ 25 กันยายน 2009 หลังจากออกอากาศไปเพียงสองตอน^{[ 35 ]}ในเดือนธันวาคม 2009 บริษัทเทคโนโลยีHPกลายเป็นผู้สนับสนุนรายการ โดยออกอากาศห้าตอนของรายการทางYouTube ^{[ 36 ] [ 37 ]}เธอรับบทเป็นแขกรับเชิญในLaw & Order: Special Victims Unitโดยรับบทเป็นโสเภณีที่ตกอยู่ในอันตรายในตอนที่ออกอากาศเมื่อวันที่ 3 มีนาคม 2010 ^{[ 38 ]}หลังจากนั้นเธอได้ถ่ายทำภาพยนตร์แนวสยองขวัญและระทึกขวัญเป็นหลัก โดยรับบทในThe Sibling [ ^{39 ]} Cyberstalkerภาพยนตร์โทรทัศน์ของ Lifetime ^{[ 40 ]}และApartment 1303 3Dซึ่งเป็นภาพยนตร์รีเมคภาษาอังกฤษของภาพยนตร์สยองขวัญญี่ปุ่นเรื่องApartment 1303 [ ^{41 ] บาร์}ตันยังปรากฏตัวร่วมกับไรอัน เอ็กโกลด์ ใน ภาพยนตร์ระทึกขวัญโรแมนติกเหนือธรรมชาติ ^{เรื่อง} Into the Darkของมาร์คเอ็ดวิน โรบินสัน^{[ 42 ]}

ในเดือนพฤษภาคม 2012 บาร์ตันได้พูดคุยเกี่ยวกับความชื่นชอบล่าสุดของเธอที่มีต่อแนวหนังสยองขวัญ หลังจากรับบทในHomecoming , Apartment 1303และSibling “ฉันหลงใหลในแนวหนังแบบนั้นมากจริงๆ ฉันบอกคุณไม่ได้หรอก เพราะฉันไม่เคยดูมันตอนเด็กๆ มันน่ากลัวเกินไปสำหรับฉัน” อย่างไรก็ตาม บาร์ตันเสริมว่า “ฉันคิดว่าฉันผ่านช่วงเวลานั้นไปแล้วในตอนนี้” ^{[ 43 ]}ในเดือนมิถุนายน บาร์ตันปรากฏตัวใน มิวสิกวิดีโอเพลง Everybody's on the Runของโนเอล กัลลาเกอร์^{[ 44 ]}ในเดือนกรกฎาคม 2012 บาร์ตันกลับมาแสดงละครเวทีอีกครั้งในละครเวทีเรื่องSteel Magnolias เวอร์ชันไอร์แลนด์ โดยรับบทเป็นเชลบี การแสดงรอบปฐมทัศน์จัดขึ้นที่โรงละคร Gaiety Theatre ในดับลินเมื่อวันที่ 12 กันยายน และมีการทัวร์ทั่วประเทศตามมา^{[ 45 ] [ 46 ]}หลังจากการแสดงรอบปฐมทัศน์ บาร์ตันได้รับการยกย่องชมเชยสำหรับการแสดงของเธอ หนังสือพิมพ์Evening Heraldเขียนว่า "Barton เปล่งประกายตั้งแต่ก้าวขึ้นเวที... Shelby ของ Barton มีเสน่ห์ดึงดูดใจตั้งแต่แรกเห็น" ^{[ 47 ]}

เมื่อวันที่ 8 มีนาคม 2016 บาร์ตันได้เข้าร่วมแข่งขันในรายการDancing with the Starsซีซั่นที่ 22โดยเธอจับคู่กับนักเต้นมืออาชีพอาร์เทม ชิกวินเซฟ [ ^{48 ] เมื่อ}วันที่ 4 เมษายน 2016 บาร์ตันและชิกวินเซฟถูกคัดออกจากการแข่งขันและได้อันดับที่ 11 ต่อมาในปี 2016 บาร์ตันได้รับการยกย่องจากบทบาทของเธอในภาพยนตร์ดราม่าอิสระเรื่อง Starcrossed เคธี่ วอลช์ เขียนในLos Angeles Timesว่า "บาร์ตันโดดเด่นในบทบาทของหญิงสาวผู้มีเสน่ห์แต่บอบช้ำที่ซ่อนเร้นสิ่งต่างๆ ไว้มากมายพอๆ กับที่เธอเปิดเผย" ^{[ 49 ]}ต่อมาบาร์ตันได้รับการยอมรับจากนักวิจารณ์จากผลงานการแสดงของเธอในDeserted [ ^{50 ]}เรื่องราวการเอาชีวิตรอดเชิงจิตวิทยาที่เขียนบทและกำกับโดยแอชลีย์ เอวิ ส บาร์ตันรับบทเป็น เจ หญิงสาว ^ที่เพิ่งพ้นโทษออกจากคุกซึ่งออกเดินทางค้นหาจิตวิญญาณในทะเลทรายกับโรบิน น้องชายของเธอซึ่งรับบทโดยแจ็กสัน เดวิส "Barton ได้รับการคัดเลือกอย่างดี สมจริง และแบกรับภาระหนัก" ^{[ 51 ]}และ "...แสดงได้ดีที่สุดครั้งหนึ่งในรอบหลายปี" ^{[ 52 ]}ในปี 2018 Barton ได้รับการคัดเลือกให้แสดงในThe Cat and the Moonซึ่งเป็นการกำกับครั้งแรกของAlex Wolff ^{[ 53 ]}

ในงานMTV Video Music Awards ปี 2018ทางMTVได้ประกาศสร้างรายการThe Hills เวอร์ชันใหม่ ในชื่อThe Hills: New Beginnings ซึ่งมีกำหนดฉายรอบปฐมทัศน์ในปี 2019 โดยมีการประกาศว่า Barton จะร่วมแสดงในซีรีส์ใหม่นี้ด้วย^{[ 54 ] [ 55 ] [ 56 ]}แต่เธอก็ไม่ได้กลับมาแสดงในซีซั่นที่สอง^{[ 57 ]} Barton ปรากฏตัวในบทรับเชิญใน ภาพยนตร์เรื่อง Spreeซึ่งนำแสดงโดยJoe KeeryจากStranger Thingsและฉายรอบปฐมทัศน์ในเทศกาลภาพยนตร์ซันแดนซ์ปี 2020 [ ^{58 ] ใน}เดือนตุลาคม 2021 Barton ได้รับเลือกให้รับบทเป็นนักสืบฝึกหัด Miranda Green ในภาพยนตร์ระทึกขวัญอาชญากรรมเรื่องInvitation to a Murderกำกับโดย Stephen Shimek ^{[ 59 ]}

ในเดือนเมษายน 2023 มีการประกาศว่าบาร์ตันจะเป็นนักแสดงรับเชิญในละครโทรทัศน์ออสเตรเลียเรื่องNeighbours เวอร์ชันรีบูต ซึ่งออกอากาศ ทางAmazon FreeveeและNetwork 10 ของออสเตรเลีย บาร์ตันรับบทเป็นรีซ ซินแคลร์ลูกสาวของมหาเศรษฐีชาวอเมริกันที่ลงทุนใน Lassiters ^{[ 60 ] [ 61 ]}

ในปี 2025 บาร์ตันจะแสดงนำในSleepwalkerซึ่งเป็นภาพยนตร์ระทึกขวัญแนวจิตวิทยา ร่วมกับเฮย์เดน พาเน็ตเทียร์และจัสติน แชทวิน [ ^{62 ] ใน}ปีเดียวกันนั้น เธอได้รับบทในBad News on the Doorstepซึ่งเป็นภาพยนตร์ระทึกขวัญอาชญากรรมมาเฟียยุค 1950 ^{[ 63 ]}

ในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2568 มีรายงานว่าบาร์ตันจะเปิดตัวบนเวทีในสหราชอาณาจักรในละครเวทีเรื่องใหม่ที่ดัดแปลงจากนวนิยายเรื่องDouble Indemnity ของ เจมส์ เอ็ม. เคน ในปี พ.ศ. 2486 ซึ่งมีกำหนดเปิดตัวรอบปฐมทัศน์ในช่วงต้น พ.ศ. 2569 บาร์ตันจะรับบทเป็นตัวละครนำหญิงฟิลลิส ดีทริคสัน^{[ 64 ]}

ในปี 2009 บาร์ตันทำหน้าที่เป็นโฆษกให้กับ Climate Star ซึ่งเป็นองค์กรที่ต่อสู้กับภาวะโลกร้อนผ่านการเคลื่อนไหวทางสังคมและกฎหมาย^{[ 97 ]}ในปี 2007 เธอทำงานร่วมกับบริษัทขายสินค้าทางบ้านQVCเพื่อระดมทุนสำหรับการวิจัยโรคมะเร็งในสตรี^{[ 98 ]}

ในปี 2549 บาร์ตันทำหน้าที่เป็นโฆษกให้กับแคมเปญ SAFE (Skin Awareness for Everyone) ^{[ 99 ]}และยังให้ชื่อของเธอแก่แคมเปญ TRAID (Textile Recycling for Aid and International Development) ในปี 2550 โดยร่วมกับ Visa Swap ^{[ 100 ]}ในปี 2550 บาร์ตันยังทำหน้าที่เป็นทูตให้กับSave the Childrenและแคมเปญ "One Water" ซึ่งนำน้ำไปสู่พื้นที่ห่างไกลในแอฟริกาและเป็นคณะกรรมการของ Lupus Research Committee ในลอสแอนเจลิส^{[ 101 ]}