Shieldsin ensimmäinen työ oli vuonna 2008 kertoa lyhytelokuva Las Vegas New Mexico 1875. Hän esitti Lisa Rogania alias Lisa Royalia USA Networkin draamasarjan In Plain Sight vuoden 2009 jaksossa ”In My Humboldt Opinion” ja aseistautumista katselevan tytön ääntä 7-minuuttisessa vuoden 2008 lännenelokuvan lyhytelokuvassa Las Vegas New Mexico 1875. Vuonna 2011 Shields esiintyi CBS:n Hallmark Hall of Fame -elokuvassa Beyond the Blackboard, jonka pääosassa oli Emily VanCamp. Televisioelokuvassa Shields esitti koditonta lasta nimeltä Grace.
Shields näytteli Nälkäpeli-elokuvassa Primrose Everdeeniä. Hän esitti roolinsa uudelleen jatko-osissa Nälkäpeli: Nälkäpeli: Nälkäpeli, Nälkäpeli: Tulipalo, Nälkäpeli: Mockingjay – osa 1 ja Nälkäpeli: Mockingjay – osa 2. Hän on sanonut, että ”pelkkä hahmona kasvaminen tulee olemaan todella hauskaa”. Vuonna 2015 ilmoitettiin, että Shields näyttelee Norman Stonen ohjaamissa elokuvissa The Wonder (julkaistaan vuonna 2017 nimellä Into the Rainbow) ja Jennifer Lynchin ohjaamassa elokuvassa A Fall From Grace.
Helmikuun 24. päivänä 2015 Shields ilmoitettiin yhdeksi julkkiksista, jotka kilpailevat Tanssii Tähtien Kanssa -ohjelman 20. kaudella. Hänen ammatillinen parinsa oli Mark Ballas. Hän on 14-vuotiaana nuorin kilpailija, joka on koskaan esiintynyt ohjelmassa (ottaen ennätyksen Zendayalta, joka oli 16-vuotias kilpaillessaan kaudella 16). Järkyttävänä käänteenä pari oli pudonnut seitsemännellä kilpailuviikolla (sijoittuen 7. sijalle) huolimatta siitä, että he olivat saaneet tuomareilta jatkuvasti korkeat pisteet koko kauden ajan.