20世紀90年代初期，米拉·索維諾在羅伯特·德尼羅的制作公司Tribeca做過女應侍、試鏡的工作并成功拿到了第一個電視中的角色。在1993年的強盜片《朋友之間》中，米拉在片中飾演Laura，這是她首次在大銀幕中亮相。后來，她又在影片《海盜》中扮演一個與人通奸的南美洲女孩。
1995年10月，主演奇幻喜劇電影《非強力春藥》，飾演小神童的媽媽Linda Ash，憑借在該電影中的演出，獲得第68屆奧斯卡獎-最佳女配角、第53屆美國金球獎最佳女配角以及第49屆英國電影和電視藝術學院獎最佳女配角提名。
1996年5月，和艾什莉·賈德一起主演傳記電影《雙面夢露》，扮演轉型后的瑪麗蓮夢露，為詮釋這個角色，米拉把頭發漂成鉑金色，帶假發來增加發量，憑借在電影中的演出獲得第48屆艾美獎最佳女主角提名和第54屆美國金球獎最佳女主角提名。
1997年4月，主演喜劇電影《阿珠與阿花》，和麗莎·庫卓飾演一對昔日的校園姐妹花的Romy White，這部小成本的喜劇當年收獲大量好評，并獲得第7屆MTV電影獎-最佳歌舞場面提名獎；8月，主演驚悚科幻電影《變種DNA》（又名《變種DNA Mimic》），飾演Dr. Susan Tyler，獲得第24屆土星獎最佳女主角提名。
1998年1月，與周潤發合作，出演犯罪動作片《替身殺手》，飾演女主角Meg Coburn，展現了一個美麗與正義并存的造假女郎形象；12月，與馬龍·白蘭度、查利·希恩搭檔主演喜劇電影《意外之財》，飾演Agent Karen Polarsk。
1999年1月，與瓦爾·基爾默一起主演愛情電影《真情難舍》，飾演與盲人按摩師維吉爾相愛不離不棄的Amy Benic；5月，主演斯派克·李執導的愛情犯罪電影《山姆的夏天》，扮演了一位飽受虐待的迪斯科舞手Dionna。
2002年1月，與瑪麗亞·凱莉搭檔主演大衛·安斯鮑夫導演的犯罪驚悚片《聰明女孩》，飾演一位意外卷入非法活動的女招待。
2005年10月，主演加拿大電影導演克里斯丁·杜瓦執導的懸疑驚悚片《人口販賣》，飾演被拐賣年輕女性Kate Morozov；憑借《人口販賣》的演出，獲得第63屆美國金球獎最佳女主角提名。
2006年4月，主演間諜電影《地獄使者》，飾演醫學博士Jonathan Smith的未婚妻Sophie Amsden。2007年9月，與杰昆·菲尼克斯、馬克·魯弗洛合作主演驚悚電影《沖擊之路》（又名《救贖之路》），飾演律師德懷特·亞諾（馬克·魯弗洛飾）的前妻魯思。2008年，參演劇情電影《卡利的煩惱》，飾演The Balletmaster。
2009年1月，主演電視迷你劇《圣殿騎士最后戰役》，飾演堅持追求真理的Tess Chaykin；2月12日，聯合國毒品與犯罪問題辦公室任命米拉·索維諾為親善大使，以推動全球對于打擊人口販賣問題的關注；5月，主演戰爭電影《列寧格勒》，飾演前往戰地采訪的英國女記者Kate Davis。
2010年3月，主演Brooks Branch執導的愛情電影《多重譏諷》，飾演女主角加布里埃爾（蒂莫西·赫頓飾）的好友Cari；9月，主演家庭劇情電影《蒲公英的灰塵》，飾演Wendy Porter，該電影播出后斬獲美國圣路易斯奧比斯波國際電影節佳電影、美國溫馨電影節最佳劇情片、法國多維爾電影節榮譽大獎等多個獎項。
2011年7月，主演家庭影片《聯合廣場》，飾演Lucy。
2012年2月，出演制作人杰瑞·布魯克海默的CBS劇《傘兵》，扮演一名普通的母親；5月，參演由艾美獎、奧斯卡獎提名導演羅伯特·B·維德制作的人物傳記《記錄伍迪·艾倫》，飾演Herself；9月，主演驚悚片《純真的交易》，飾演失去女兒的母親Claire Becker，并擔任第19屆德國奧爾登堡國際電影節評委會主席。
2014年10月，參演驚悚電視系列劇《跟蹤者》，飾演FBI探員維姬·格雷格；4月，與阿比吉爾·布萊斯林合作主演犯罪驚悚電影《夢魘姐妹》，飾演Perfect的媽媽Linda。
2015年3月，參演Jonathan M. Gunn執導的宗教題材電影《你相信嗎？》，飾演Samantha。
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