2005年，泰莉莎·帕尔墨踏入影视圈在澳大利亚惊悚电影《狼溪》饰演了一个没有台词的参加泳池派对的女孩。

2006年，她首次担当主角，她在澳大利亚故事片电影《2:37》饰演一个高中学生Melody并凭借此片获得澳大利亚电影学院奖最佳女主角提名；同年，她由日本导演清水崇执导的美国翻拍版恐怖电影《咒怨2》，片中饰演女主角的一位高中同学。

2007年，她和丹尼尔·雷德克里夫联袂主演了爱情片《十二月男孩》，他们在片中饰演了一对恋人。

2008年，她和崔维斯·费米尔共同主演了惊悚电影《掠木行动》，片中饰演了一对亡命鸳鸯  ；这一年，她还参演由亚当·桑德勒主演的奇幻电影《睡前故事》。

2010年，她在尼古拉斯·凯奇主演的奇幻电影《魔法师的学徒》，片中饰演男主角爱慕的美丽女大学生Becky 。

2011年2月28日，由她参演的科幻电影《关键第四号》在中国大陆上映，她在片中饰演身手了得的外星人“第六号”  ；同年，她还参演了喜剧电影《今晚带我回家》，片中饰演了女主角的性感女孩Tori Frederking。

2012年，她主演了惊悚电影《希望你在身边》，饰演了和朋友去东南亚度假的女孩Steph McKinney 。

2013年2月1日，由她和尼古拉斯·霍尔特主演的丧尸类爱情电影《温暖的尸体》在北美公映，在片中她饰演一个与僵尸男孩恋爱的人类姑娘Julie；同年，她还和利亚姆·海姆斯沃斯联袂主演了爱情电影《爱与荣耀》，片中饰演了男主角战友的女友 。

2014年，她参演了西蒙·佩吉主演的惊悚片《杀了我三次》，片中饰演小镇姑娘Lucy；同年，她再次和利亚姆·海姆斯沃斯合作联袂主演了惊悚电影《陡岸凶杀案》，她们出演了一对恋人。

2015年，她参演了克里斯蒂安·贝尔和娜塔莉·波特曼主演的故事片《圣杯骑士》，片中饰演了一位脱衣舞娘凯伦 ；本年12月，她参演的动作电影《极盗者》上映，片中饰演了一位热爱极限运动的女子。

2016年2月，她主演了爱情电影《爱情的选择》，饰演了一位来寂静小镇旅游的游客；此外，还在同年2月上映的另一部动作片《红色警戒999》中客串角色；同年7月，她主演的恐怖电影《关灯以后》上映，片中她饰演了一位有着童年阴影离家多年的年轻女子；12月，梅尔·吉布森执导的战争片《血战钢锯岭》在中国上映，她在片中饰演男主角安德鲁·加菲尔德的妻子多萝西·舒特 。

2017年，她主演澳大利亚惊悚电影《柏林综合症》，片中饰演了一个在德国旅行的年轻摄影师克莱尔；此外她还和米契尔·哈思曼一同主演了悬疑片《绝命时钟2:22》 。