1979年，詹妮弗·康纳利客串出演了英国电视剧《惊奇轶事第一季》，这是她的电视剧处女作 。1984年，出演了英国杜兰杜兰乐队的MTV《蛇盟（Union of the Snake）》 ；同年，詹妮弗·康纳利被意大利导演赛尔乔·莱昂内相中，在其执导的剧情片《美国往事》中饰演少年黛博拉，该片是她的电影处女作 。
1985年1月31日，领衔主演的奇幻惊悚电影《神话》上映，她在片中饰演聪明的女中学生“珍妮弗·科尔维诺” ；5月9日，与Byron Thames、罗伦·荷莉等共同主演的爱情喜剧片《天堂七分钟》上映。
1986年6月27日，与大卫·鲍伊、弗兰克·奥兹等联袂出演的奇幻冒险电影《魔幻迷宫》上映，她在片中饰演为了救回弟弟而踏上冒险旅途的少女“萨拉” 。
1988年9月9日，与帕特里克·德姆西、谢拉·柯雷等联合主演的爱情喜剧片《姐妹》上映。1989年3月17日，与Gary McCleery领衔主演的奇幻惊悚片《星光迷乱》上映。
1990年10月12日，与唐·约翰逊、维吉妮娅·马德森等合作出演的爱情犯罪电影《激情沸点》上映 。1991年6月21日，与比尔·坎贝尔、提摩西·道尔顿一同主演的科幻动作片《火箭专家》上映 ，詹妮弗·康纳利凭借该片获得了第18届土星奖最佳女配角提名。
1992年10月15日，出演的犯罪惊悚片《正义之心》上映，该片由布鲁诺·巴列托执导。1994年10月6日，与安东尼奥·班德拉斯领衔主演的剧情片《乱世惊情》上映，她在片中饰演美丽的时装杂志记者“伊莲娜” 。
1995年1月11日，与艾斯·库珀、欧玛·艾普斯等共同出演的剧情片《校园大冲突》上映 。1996年4月26日，与尼克·诺特、梅兰尼·格里菲斯等联袂出演的犯罪惊悚片《CIA惊世大行动》上映 。
1997年4月4日，与杰昆·菲尼克斯、丽芙·泰勒等联合主演的爱情电影《爱的秘密》上映。1998年2月27日，与卢夫斯·塞维尔、威廉·赫特等合作主演的科幻惊悚片《移魂都市》上映，她在片中扮演自称是失忆男主角约翰·梅铎妻子的“艾玛” 。
2000年1月22日，搭档比利·克鲁德普主演的惊悚电影《死亡中惊醒》上映；5月14日，与艾伦·鲍斯汀、杰瑞德·莱托等一同主演的剧情片《梦之安魂曲》上映，她在片中饰演可爱但却毒瘾缠身的女人“马里恩-西尔弗”，凭借该角色获得了第16届独立精神奖最佳女配角提名 。
2001年12月21日，与罗素·克劳、艾德·哈里斯等共同主演的传记电影《美丽心灵》上映，她在片中饰演美国数学家约翰·纳什忠诚的妻子“艾丽西娅·纳什”，凭借该角色获得了第74届奥斯卡金像奖最佳女配角奖 、第59届美国电影电视金球奖电影类-最佳女配角、第55届英国电影和电视艺术学院奖电影奖-最佳女配角、第36届美国国家影评人协会奖最佳女配角奖 。
2003年6月17日，与艾瑞克·巴纳、尼克·诺特等联袂主演的超级英雄电影《绿巨人浩克》上映，詹妮弗·康纳利扮演唯一一个能使绿巨人平静的科学家“贝蒂·罗斯” ，凭借该角色获得了第30届土星奖最佳女主角提名。
2005年6月27日，领衔主演的恐怖电影《鬼水怪谈》上映，她在片中饰演带着女儿搬进一幢老旧公寓准备开始新的生活的单身母亲“达莉娅” 。
2006年10月6日，与凯特·温丝莱特、帕特里克·威尔森等联合出演的爱情电影《身为人母》上映；12月8日，与莱昂纳多·迪卡普里奥、杰曼·翰苏合作出演的犯罪电影《血钻》上映，詹妮弗·康纳利饰演充满正义感的美国记者“麦迪·鲍文” 。
2007年9月13日，与杰昆·菲尼克斯、马克·鲁弗洛一同出演的犯罪惊悚片《冲击之路》首映 。2008年12月12日，与基努·里维斯、凯茜·贝茨等共同主演的科幻惊悚片《地球停转之日》上映，她在片中饰演供职于普林斯顿大学的太空微生物学教授“海伦·班森” 。
2009年2月6日，与斯嘉丽·约翰逊、詹妮弗·安妮斯顿等联袂主演的爱情喜剧片《他其实没那么喜欢你》上映，她在片中饰演敢爱敢恨的“亚尼内” 。
2010年9月15日，领衔主演的剧情片《维吉尼亚怎么了》在多伦多电影节首映 。2011年1月14日，与文斯·沃恩、凯文·詹姆斯等联合主演的爱情喜剧片《劈腿困境》上映，她在片中饰演全力支持男友创业梦想的“贝丝” 。
2012年9月9日，与格雷戈·金尼尔、莉莉·柯林斯合作主演的爱情喜剧片《困在爱中》在多伦多电影节首映 。
2014年2月12日，与希里安·墨菲、梅拉尼·罗兰一同主演的剧情片《在空中》上映，詹妮弗·康纳利在片中饰演拥有治愈超能的“娜娜” ；2月14日，与柯林·法瑞尔、罗素·克劳共同出演的奇幻爱情电影《冬日奇缘》上映 ；3月28日，与罗素·克劳、艾玛·沃特森等联袂主演的灾难电影《诺亚方舟：创世之旅》上映，她在片中饰演善良贤惠的诺亚妻子“Naameh” 。
2015年11月13日，搭档安东尼·麦凯主演的剧情片《收容所》上映 。2016年10月21日，与伊万·麦克格雷格、达科塔·范宁联袂主演的剧情片《美国田园诗》上映 。
2017年6月28日，由汤姆·赫兰德、迈克尔·基顿等联合主演的科幻动作片《蜘蛛侠：英雄归来》上映，詹妮弗·康纳利在片中为AI语音系统“Karen”配音 ；10月20日，与乔什·布洛林、迈尔斯·特勒等合作出演的传记灾难电影《勇往直前》上映 。
2019年2月14日，与罗莎·萨拉扎尔、克里斯托弗·瓦尔兹等共同主演的科幻动作片《阿丽塔：战斗天使》上映，她在片中饰演精通各种改造人内外科手术和修复技术的医生“绮莲” 。2020年5月17日，与戴维德·迪格斯领衔主演的动作惊悚剧《雪国列车》播出 。2022年5月27日，主演的空战电影《壮志凌云2：独行侠》在北美上映 。
