Kerja lakonan pertama Shields adalah peranan suara dalam filem pendek 2008, Las Vegas New Mexico 1875. Beliau melakonkan watak Lisa Rogan a.k.a. Lisa Royal dalam sebuah episod drama USA Network 2009, In Plain Sight bertajuk "In My Humboldt Opinion". Pada tahun 2011, Shields muncul dalam filem Hallmark Hall of Fame, Beyond the Blackboard, dibintangi Emily VanCamp. Dalam filem televisyen ini, Shields melakonkan watak seorang kanak-kanak tidak berumah bernama Grace.

Shields membintangi The Hunger Games sebagai Primrose Everdeen.[2] Beliau menyambung wataknya dalam filem sekuel, The Hunger Games: Catching Fire, The Hunger Games: Mockingjay – Part 1 dan The Hunger Games: Mockingjay – Part 2.[3] Shields juga membintangi The Wonder dan A Fall From Grace.

Pada 24 Februari 2015, Shields diumumkan sebagai salah seorang selebriti untuk bertanding dalam musim ke-20 Dancing with the Stars. Pasangan beliau dalam pertandingan ini ialah Mark Ballas.[4] Pada usia 14 tahun, beliau merupakan peserta termuda dalam pertandingan ini (mengatasi rekod Zendaya yang berumur 16 tahun ketika bertanding dalam musim ke-16). Pasangan ini disingkarkan semasa musim ketujuh walaupun secara konsisten menerima skor tinggi daripada juri sepanjang musim.[5]

Persembahan Dancing With the Stars