2000年，她在《新生報到》中飾演壹個傲慢的女孩；她還在丹澤爾·海斯·華盛頓主演的電影《我們的日子》中扮演足球隊長的女友艾瑪·霍伊特..
2002年，凱特·博斯沃思在電影《藍色激情》中擔任女主角，她在片中飾演美麗的沖浪運動員安妮·瑪麗·查德威克。同年，他還在反映美國社會黑暗面的電影《愛的磁場》中扮演了壹個角色。
2003年，她在詹姆斯·考克斯執導的電影《夢遊仙境》中飾演女主角道恩·席勒。同年，他憑借電影《藍色激情》獲得MTV電影獎最佳銀幕組合獎和最具突破性女演員表演獎。
2004年，凱特·博斯沃思在電影《偶像有個約會》中飾演夢想與大明星泰德·漢密爾頓會面的小鎮女孩羅莎莉·福奇。憑借這部電影，她獲得了2004年青少年選擇獎的三項提名。同年，她在kevinspacey fowler執導和主演的電影《飛越海洋》中扮演女主角。
2006年，她在電影《超人歸來》中扮演超人的女友路易斯·萊恩。2007年，她憑借這部電影獲得土星獎最佳女主角提名。
2008年，凱特·博斯沃思和凱文·斯帕西·福勒主演了電影《贏了21分》，講述了麻省理工學院的壹名退休教師親手挑選了六名高材生，對他們進行了壹系列賭博精算培訓，並在賭場贏了三百多萬美元的故事。
2010年，她與韓國演員張東健主演了美國西部動作片《黃沙戰士》。
2011 9月4日，由凱特·博斯沃思主演的另壹部《幸福的壹天》在法國小鎮杜維爾舉行的第37屆杜維爾美國電影節上上映。9月6日，由凱特·博斯沃思和亞歷山大·斯卡斯加德主演的翻拍電影《稻草狗》在紐約舉行了首映。同年，她與蕾切爾·比爾森和克裏斯滕·麗特主演了電影《老友記》。
2012年，她主演了驚悚片《黑巖》。
2013年，她參演了多人執導的電影《電影43》。同年，她還與喬什·盧卡斯和斯坦娜·卡蒂克主演了電影《大蘇爾》。此外，她還在傑森·斯坦森主演的動作片《家園保衛戰》中扮演凱西·博丁·克拉姆。
2014年，凱特·博斯沃思在朱麗安·摩爾主演的電影《愛麗絲夢遊仙境》中扮演了壹個角色。