McNamara memulakan kerjaya lakonannya di teater di Kansas City.[11] Beliau kemudian mengambil bahagian dalam satu penerbitan filem yang difilemkan di wilayah Kansas City, seperti Matchmaker Mary (2008), dan filem pendek Get Off My Porch.[12] Pada tahun 2010, beliau muncul dalam karya terbitan Broadway A Little Night Music bersama Catherine Zeta-Jones dan Angela Lansbury.[13][14]

Beliau memulai kerjayanya dalam siri televisyen, termasuk Law & Order: SVU, 30 Rock, dan Drop Dead Diva. McNamara juga muncul dalam filem New Year's Eve dan filem Disney Channel berjudul Girl vs. Monster, dimana beliau memegang watak Myra Santelli.[15][16] Beliau kemudian membintangi filem Tom Sawyer & Huckleberry Finn, sebagai kekasih Tom, Becky Thatcher.[17] McNamara juga muncul dalam filem bebas bertajuk Contest dan A Sort of Homecoming.[18][19]

Pada 6 Mei 2015, ABC Family (kini Freeform) mengumumkan bahawa McNamara akan menjayakan watak utama Clary Fray dalam Shadowhunters. Siri TV yang diadaptasi dari buku oleh Cassandra Clare berjudul The Mortal Instruments.[20][21] McNamara muncul dalam filem The Maze Runner: Scorch Trials dan Maze Runner: The Death Cure.[22][23]

Pada September 2018, McNamara muncul dalam musim ketujuh Arrow sebagai Mia Smoak, anak perempuan Oliver Queen dan Felicity Smoak. Beliau kemudian menjadi pelakon tetap pada musim berikutnya.[24][25][26]

Pada Oktober 2019, McNamara memegang watak sebagai Julie Lawry dalam filem adaptasi CBS All Access berjudul The Stand.[27][28][29] Sepanjang Mei dan Jun 2020, McNamara terlibat dalam filem The Untitled Horror Movie, sebuah filem arahan Nick Simon melalui persidangan video jarak jauh. Ini diakibatkan oleh pembatasan yang dibenarkan oleh protokol COVID-19.[30]