Shields‘ erster Job war 2008 die Rolle der Sprecherin im Kurzfilm Las Vegas New Mexico 1875. Sie verkörperte Lisa Rogan alias Lisa Royal in einer Folge des USA-Network-Dramas In Plain Sight von 2009 mit dem Titel „In My Humboldt Opinion“ und die Stimme eines Mädchens, das in dem 7-minütigen Western-Kurzfilm Las Vegas New Mexico 1875 von 2008 eine Schießerei beobachtet. Im Jahr 2011 trat Shields auf CBS in dem Hallmark Hall of Fame-Film Beyond the Blackboard mit Emily VanCamp in der Hauptrolle auf. In dem Fernsehfilm stellte Shields ein obdachloses Kind namens Grace dar.
Shields spielte eine Nebenrolle in The Hunger Games, in der sie Primrose Everdeen verkörperte. Sie spielte ihre Rolle erneut in den Fortsetzungen The Hunger Games: Catching Fire, The Hunger Games: Mockingjay – Teil 1, und The Hunger Games: Spotttölpel – Teil 2. Sie sagte, dass es „wirklich Spaß machen wird, in der Rolle aufzuwachsen“. 2015 wurde bekannt gegeben, dass Shields in den Filmen The Wonder (2017 unter dem Titel Into the Rainbow erschienen), unter der Regie von Norman Stone, und A Fall From Grace, unter der Regie von Jennifer Lynch, mitspielen würde.
Am 24. Februar 2015 wurde Shields als eine der Prominenten angekündigt, die an der 20. Staffel von Dancing with the Stars teilnehmen sollten. Ihr professioneller Partner war Mark Ballas. Mit 14 Jahren ist sie die jüngste Teilnehmerin, die jemals in der Show aufgetreten ist (und hat damit den Rekord von Zendaya übernommen, die 16 Jahre alt war, als sie in Staffel 16 antrat). In einer schockierenden Wendung der Ereignisse schied das Paar in der siebten Woche des Wettbewerbs aus (und beendete die Show auf dem 7. Platz), obwohl es von den Juroren während der gesamten Staffel konstant hohe Punktzahlen erhalten hatte.