Daddario membuat penampilan televisyen pertamanya ketika berumur 16 tahun dengan melakonkan watak Laurie Lewis di dalam All My Children. Peranan besar pertama beliau adalah sebagai Annabeth Chase di dalam filem pengembaraan fantasi tahun 2010, Percy Jackson & the Olympians: The Lightning Thief.[11] Beliau juga melakonkan watak Kate Moreau di dalam siri televisyen USA Network, White Collar. Pada tahun 2011, beliau membintangi filem Hall Pass dan mempunyai peranan sebagai Rachel di dalam siri televisyen NBC, Parenthood.[12]

Pada tahun 2012, beliau membintangi video muzik Imagine Dragons untuk lagu "Radioactive" dan mempunyai peranan di dalam satu episod sitkom FX, It's Always Sunny in Philadelphia sebagai Ruby Taft. Watak utama pertamanya selepas Percy Jackson adalah di dalam filem slasher, Texas Chainsaw 3D sebagai Heather Miller yang ditayangkan pada tahun 2013. Juga pada tahun 2013, Daddario menyambung wataknya sebagai Annabeth Chase di dalam filem Percy Jackson: Sea of Monsters. Beliau kemudiannya muncul di dalam filem romantik komedi seram, Burying the Ex bersama-sama Anton Yelchin dan Ashley Greene.

Pada tahun 2014, Daddario mempunyai peranan singkat di dalam musim pertama siri HBO, True Detective.[13] Beliau muncul dalam empat episod sebagai Lisa Tragnetti.[14] Pada tahun berikutnya, Daddario mempunyai peranan utama sebagai Blake Gaines di dalam filem bencana, San Andreas (2015) bersama-sama Dwayne Johnson.[15] Juga pada tahun 2015, Daddario membuat penampilan kameo di dalam siri komedi Fox, The Last Man on Earth,[16] Pada tahun yang sama, beliau mempunyai peranan di dalam musim kelima siri antologi FX, American Horror Story sebagai Natacha Rambova.[17]

Pada tahun 2016, Daddario mempunyai peranan sokongan di dalam filem Nicholas Sparks, The Choice, diarahkan oleh Ross Katz.[18] Daddario kemudiannya membintangi sebagai salah seorang watak utama di dalam filem adaptasi Baywatch (2017). Beliau melakonkan watak Summer Quinn yang dilakonkan oleh Nicole Eggert di dalam siri televisyen asal.[19] Pada tahun yang sama, Daddario melakonkan watak Kate Jeffries di dalam filem The Layover (2017) yang diarahkan oleh William H. Macy.[20]

Pada tahun 2018, beliau muncul di dalam video muzik lagu "Wait" oleh Maroon 5 dan membintangi sebagai Avery Martin di dalam filem romantik komedi, When We First Met.[21] Daddario juga muncul sebagai penyelam skuba di dalam filem Rampage tetapi babaknya dipotong di dalam filem.[22]