Muncul secara cemerlang dan dikenal luas lewat aktingnya yang menawan di I Am Sam sebagai Lucy, anak dari seorang penderita keterbelakangan mental yang diperankan oleh Sean Penn pada tahun 2001.
Sebagai artis cilik, ia muncul dalam film-film berlevel tinggi semacam Man on Fire, War of the Worlds, dan Charlotte's Web. Fanning mulai beralih ke peran-peran yang lebih dewasa dalam Hounddog dan The Secret Life of Bees. Ia telah memenangi berbagai penghargaan dan merupakan aktris termuda yang pernah dinominasikan dalam penghargaan Screen Actors Guild
