Shields’ første job var i 2008 som fortæller i kortfilmen Las Vegas New Mexico 1875. Hun portrætterede Lisa Rogan alias Lisa Royal i et afsnit fra 2009 af USA Network-dramaet In Plain Sight med titlen “In My Humboldt Opinion” og var stemmen på en pige, der ser en skudduel i den 7 minutter lange western-kortfilm Las Vegas New Mexico 1875 fra 2008. I 2011 optrådte Shields på CBS i Hallmark Hall of Fame-filmen Beyond the Blackboard, med Emily VanCamp i hovedrollen. I tv-filmen portrætterede Shields et hjemløst barn ved navn Grace.
Shields spillede med i The Hunger Games, hvor hun spillede Primrose Everdeen. Hun gentog sin rolle i efterfølgerne, The Hunger Games: Catching Fire, The Hunger Games og The Hunger Games: Mockingjay – del 1 og The Hunger Games: Mockingjay – Part 2. Hun har sagt, at “det bliver rigtig sjovt at vokse op som karakteren”. Det blev i 2015 annonceret, at Shields skulle spille med i filmene The Wonder (udgivet i 2017 under titlen Into the Rainbow), instrueret af Norman Stone, og A Fall From Grace, instrueret af Jennifer Lynch.
Den 24. februar 2015 blev Shields annonceret som en af de berømtheder, der skulle deltage i sæson 20 af Dancing with the Stars. Hendes professionelle partner var Mark Ballas. Som 14-årig er hun den yngste deltager, der nogensinde har deltaget i showet (hun overtog rekorden fra Zendaya, som var 16 år, da hun deltog i sæson 16). I en chokerende vending af begivenhederne var parret blevet elimineret i den syvende uge af konkurrencen (og endte på en 7. plads) på trods af, at de havde fået konstant høje karakterer af dommerne gennem hele sæsonen.