 | May December (2023) als Elizabeth Berry |
 | Image Book (2023) als Self |
 | Marvel Studios Assembled: The Making of Thor: Love and Thunder (2022) als Self - Jane Foster / The Mighty Thor |
 | Thor: Love and Thunder (2022) als Jane Foster / The Mighty Thor |
 | 零點零一公分的距離 (2021) als Self (archive footage) |
 | Showbiz Kids (2020) als Self (archive footage) |
 | Lucy in the Sky (2019) als Lucy Cola |
 | This Changes Everything (2019) als Self |
 | Avengers: Endgame (2019) als Jane Foster |
 | The Death & Life of John F. Donovan (2019) als Sam Turner |
 | Vox Lux (2018) als Celeste Montgomery |
 | Annihilation (2018) als Lena |
 | Song to Song (2017) als Rhonda |
 | Jackie (2016) als Jackie Kennedy |
 | Planetarium (2016) als Laura Barlow |
 | Jane Got a Gun (2015) als Jane Hammond |
 | Knight of Cups (2015) als Elizabeth |
 | A Tale of Love and Darkness (2015) als Fania Oz |
 | The Heyday of the Insensitive Bastards (2015) als Laura |
 | Thor: The Dark World (2013) als Jane Foster |
 | Illusions & Mirrors (2013) als Young Woman |
 | Paul McCartney: My Valentine (2012) als Self |
 | Thor (2011) als Jane Foster |
 | Your Highness (2011) als Isabel |
 | Black Swan: Metamorphosis (2011) als Self |
 | No Strings Attached (2011) als Emma Kurtzman |
 | Black Swan (2010) als Nina Sayers / The Swan Queen |
 | The Other Woman (2010) als Emilia Greenleaf |
 | I'm Still Here (2010) als Natalie Portman |
 | Hesher (2010) als Nicole |
 | Brothers (2009) als Grace Cahill |
 | Greed (2009) |
 | New York, I Love You (2008) als Rifka |
 | The Other Boleyn Girl (2008) als Anne Boleyn |
 | 藍莓之夜 (2007) als Leslie |
 | Mr. Magorium's Wonder Emporium (2007) als Molly Mahoney |
 | Hotel Chevalier (2007) als Jack's Girlfriend |
 | The Darjeeling Limited (2007) als Jack's Ex-Girlfriend |
 | Goya's Ghosts (2006) als Inés Bilbatúa / Alicia |
 | Paris, je t'aime (2006) als Francine (Faubourg Saint-Denis) |
 | The Armenian Genocide (2006) als Aurora Mardiganian (voice) |
 | V for Vendetta (2006) als Evey Hammond |
 | Star Wars: Episode III - Revenge of the Sith (2005) als Padmé Amidala |
 | Free Zone (2005) als Rebecca |
 | Domino One (2005) als Dominique Bellamy |
 | Closer (2004) als Alice Ayres |
 | Garden State (2004) als Sam |
 | True (2004) als Francine |
 | Cold Mountain (2003) als Sara |
 | Star Wars: Episode II - Attack of the Clones (2002) als Padmé Amidala |
 | Zoolander (2001) als Natalie Portman |
 | Where the Heart Is (2000) als Novalee Nation |
 | Anywhere but Here (1999) als Ann August |
 | Star Wars: Episode I - The Phantom Menace (1999) als Padmé Amidala |
 | Mars Attacks! (1996) als Taffy Dale |
 | Everyone Says I Love You (1996) als Laura Dandridge |
 | Beautiful Girls (1996) als Marty |
 | Heat (1995) als Lauren Gustafson |
 | Léon: The Professional (1994) als Mathilda Lando |
 | Developing (1994) als Nina |
 | Bronco Belle als Raylene Jackson |
| | Fountain of Youth |
| | Foxy Trotter als Ronnie |
| | May December Producer |
 | Strong Enough Thanks |
| | Vox Lux Executive Producer |
 | Eating Animals Producer |
 | Pride and Prejudice and Zombies Producer |
| | Jane Got a Gun Producer |
| | A Tale of Love and Darkness Director |
| | A Tale of Love and Darkness Screenplay |
 | The Seventh Fire Executive Producer |
 | Cloud Atlas Thanks |
| | No Strings Attached Executive Producer |
| | The Other Woman Executive Producer |
| | I'm Still Here Thanks |
| | Hesher Producer |
 | Plan B Thanks |
| | New York, I Love You Writer |
| | New York, I Love You Director |
 | Eve Director |
| | Eve Writer |
| | Foxy Trotter Producer |