Mann begann ihre Karriere mit 18 Jahren, als sie in einer Reihe von Fernsehwerbespots auftrat. 1996 trat sie in The Cable Guy auf, gefolgt von Auftritten in Freaks & Geeks, Sam Weismans George of the Jungle an der Seite von Brendan Fraser, Big Daddy mit Adam Sandler, Orange County an der Seite von Jack Black und The 40-Year-Old Virgin mit Steve Carell.
Im Jahr 2007 spielte Mann an der Seite von Seth Rogen und Paul Rudd in Judd Apatows Komödie Knocked Up, die weltweit mehr als 218 Millionen Dollar einspielte. Ihre Leistung brachte ihr begeisterte Kritiken und eine Nominierung als „Beste Nebendarstellerin“ von der Chicago Film Critics Association ein. Der Film gewann den People’s Choice Award für „Favorite Movie Comedy“, wurde von AFI zu einem der „Top Ten Films of the Year“ gekürt und erhielt eine Nominierung für den Broadcast Film Critics Association Award in der Kategorie „Best Comedy“.
Im Jahr 2009 kam Mann mit ihrem Big Daddy-Co-Star Adam Sandler und Knocked Up-Co-Star Seth Rogen für Apatows Funny People wieder zusammen. Dieser Film wurde in vielen Top-Ten-Listen des Jahres aufgeführt, darunter in The New Yorker und The New York Times. Elle-Autor Mickey Rapkin sagte, dass „die zweite Hälfte von Funny People von 2009 ihr gehört, in der ihre Figur das Unwahrscheinlichste tut, was eine Frau in einem großen Studiofilm tun kann: eine Affäre mit einem Ex-Freund aus einer Laune heraus haben.“ Im selben Jahr spielte Mann auch die Hauptrolle in Burr Steers‘ Erfolgskomödie 17 Again an der Seite von Zac Efron und Matthew Perry, die weltweit über 125 Millionen Dollar einspielte.
Sie war auch in dem Indie-Hit I Love You Phillip Morris an der Seite von Jim Carrey und Ewan McGregor zu sehen. Der Film wurde 2009 auf dem Sundance Film Festival uraufgeführt und bei seiner Veröffentlichung von der Kritik gelobt, unter anderem mit einer Nominierung als „Beste Komödie“ für den Broadcast Film Critics Association Award 2011. Mann spielte auch an der Seite von Elizabeth Banks in dem Film What Was I Thinking? nach dem Buch von Barbara Davilman und Liz Dubelman, der 2009 verfilmt, aber nie veröffentlicht wurde.
Im Jahr 2011 spielte Mann neben Ryan Reynolds und Jason Bateman in David Dobkins Komödie The Change-Up. Außerdem lieh sie ihre Stimme „Linda“, der menschlichen Hauptfigur in Carlos Saldanhas Animationsfilm Rio, der weltweit über 484 Millionen Dollar einspielte und in dem auch Jamie Foxx und Anne Hathaway mitwirkten, sowie in Jonah Hills animierter FOX-Fernsehserie Allen Gregory, als Lehrerin der Titelfigur in der zweiten Klasse.
Mann setzte ihre Arbeit als Synchronsprecherin 2012 mit ihrer Rolle in ParaNorman fort, einem 3D-Stop-Motion-Animationsfilm von Chris Butler und Sam Fell.
Im Dezember 2012 trat sie gegenüber Paul Rudd in Apatows This Is 40 auf, der Fortsetzung von Knocked Up. Der Film führte das Trio aus dem ersten Film wieder zusammen, wobei Mann und Rudd ihre Rollen erneut spielten. Die Fortsetzung wurde von Judd Apatow geschrieben und inszeniert, und auch die beiden Töchter des Paares waren mit von der Partie. Im Gegensatz zu Knocked Up konzentrierte sich This Is 40 auf Manns Figur und ihre Familie. In einer ersten Reaktion des Elle Magazine auf Manns Leistung heißt es, dass sie „nicht nur mit Szenen davonkommt – sie stiehlt die Show“. Mann wurde von der Broadcast Film Critics Association für This Is 40 als beste Schauspielerin in einer Komödie nominiert.
Im Jahr 2013 spielte Mann in Sofia Coppolas The Bling Ring mit Emma Watson. Inspiriert von tatsächlichen Ereignissen, folgt der Film einer Gruppe von berühmtheitsbesessenen Teenagern aus L.A., die in Häuser von Prominenten einbrechen, indem sie deren Aufenthaltsorte im Internet verfolgen.
Im Jahr 2014 erzählte sie „Women in Comedy“, eine Episode von Staffel 2 von Makers: Women Who Make America.
Im Jahr 2018 spielte Mann eine alleinerziehende Mutter in der Sex-Komödie Blockers und war wieder mit Steve Carell in Welcome to Marwen zu sehen.