Mann și-a început cariera la 18 ani, apărând într-o serie de reclame de televiziune. În 1996, a apărut în The Cable Guy, urmat de interpretări în Freaks & Geeks, Sam Weisman’s George of The Jungle alături de Brendan Fraser, Big Daddy cu Adam Sandler, Orange County alături de Jack Black, și The 40-Year-Old Virgin cu Steve Carell.
În 2007, Mann a jucat alături de Seth Rogen și Paul Rudd în comedia lui Judd Apatow, Knocked Up, care a avut încasări de peste 218 milioane de dolari în întreaga lume. Interpretarea ei i-a adus recenzii foarte bune și o nominalizare la categoria „Cea mai bună actriță în rol secundar” din partea Asociației Criticilor de Film din Chicago. Filmul a câștigat premiul People’s Choice Award pentru „Comedia preferată a filmului”, a fost numit unul dintre „Cele mai bune zece filme ale anului” de către AFI și a primit o nominalizare pentru „Cea mai bună comedie” din partea Broadcast Film Critics Association Award.
În 2009, Mann s-a reunit cu colegul ei de platou Big Daddy, Adam Sandler, și cu colegul de platou Knocked Up, Seth Rogen, pentru filmul Funny People al lui Apatow. Acest film a fost inclus în multe dintre listele de top 10 ale anului, inclusiv în The New Yorker și The New York Times. Scriitorul Elle, Mickey Rapkin, a declarat că ” deține a doua jumătate a filmului Funny People din 2009, în care personajul ei face cel mai improbabil lucru pe care o femeie îl poate face într-un film de studio major: are o aventură cu un fost iubit din capriciu”. În același an, Mann a jucat, de asemenea, în comedia de succes a lui Burr Steers, 17 Again, alături de Zac Efron și Matthew Perry, care a avut încasări de peste 125 de milioane de dolari în întreaga lume.
A fost văzută, de asemenea, în succesul indie I Love You Phillip Morris, alături de Jim Carrey și Ewan McGregor. Filmul a avut premiera la Festivalul de Film Sundance din 2009, iar la lansare a fost aclamat de critică, inclusiv o nominalizare la categoria „Cea mai bună comedie” pentru un premiu al Asociației Criticilor de Film din 2011. Mann a jucat, de asemenea, alături de Elizabeth Banks în filmul „What Was I Thinking?”, bazat pe cartea scrisă de Barbara Davilman și Liz Dubelman, care a fost filmat în 2009, dar nu a fost lansat niciodată.
În 2011, Mann a jucat alături de Ryan Reynolds și Jason Bateman în comedia lui David Dobkin „The Change-Up”. De asemenea, și-a împrumutat vocea pentru „Linda”, personajul uman principal din filmul de animație Rio, realizat de Carlos Saldanha, care a câștigat peste 484 de milioane de dolari în întreaga lume și care a inclus, de asemenea, interpretări vocale ale lui Jamie Foxx și Anne Hathaway; precum și pentru serialul animat de televiziune FOX Allen Gregory, realizat de Jonah Hill, ca profesoară de clasa a doua a personajului principal.
Mann și-a continuat activitatea de interpretare vocală în 2012 cu rolul din ParaNorman, un film de animație 3D, stop-motion de Chris Butler și Sam Fell.
În decembrie 2012, a apărut alături de Paul Rudd în filmul lui Apatow, This Is 40, continuarea filmului Knocked Up. Filmul a reunit trio-ul din primul film, Mann și Rudd reluându-și personajele. Continuarea a fost scrisă și regizată de Judd Apatow și le-a inclus în distribuție pe cele două fiice ale cuplului. Spre deosebire de Knocked Up, This Is 40 s-a axat în mod direct pe personajul lui Mann și pe familia ei. Un prim răspuns la interpretarea lui Mann din partea revistei Elle Magazine afirmă că ” nu doar pleacă cu scenele – ea fură spectacolul”. Mann a fost nominalizată pentru cea mai bună actriță într-o comedie de către Broadcast Film Critics Association pentru This Is 40.
În 2013, Mann a apărut în filmul The Bling Ring al Sofiei Coppola, alături de Emma Watson. Inspirat de evenimente reale, filmul urmărește un grup de adolescenți din L.A., obsedați de faimă, care au jefuit casele unor celebrități, urmărindu-le locația pe internet.
În 2014, a narat „Women in Comedy”, un episod din sezonul 2 al emisiunii Makers: Women Who Make America.
În 2018, Mann a jucat rolul unei mame singure în comedia sexuală Blockers și s-a reunit cu Steve Carell în Welcome to Marwen.