1980-taletRedigera
Birch medverkade i reklamfilmer i slutet av 1980-talet för Burger King, California Raisins, Quaker Oats (tillsammans med Wilford Brimley) och Vlasic Pickles. Hon gjorde sin filmdebut i science fiction-komedin Purple People Eater från 1988, för vilken hon vann ett Youth In Film Award och ett Young Artist Award i kategorin ”Best Young Actress Under Nine Years of Age”. År 1988 gästspelade hon också i ett avsnitt av Doogie Howser, M.D. och fick rollen som Molly i NBC:s tv-serie Day By Day, med namnet ”Thora”. Serien sändes i två säsonger på NBC och gav henne två nomineringar till Young Artist Award.
1990-taletRedigera
Under 1990 hade Birch en av huvudrollerna i sitcomen Parenthood, baserad på filmen med samma namn från 1989. Den sändes på NBC och lades ned efter en säsong. Året därpå spelade hon huvudrollen i dramat Paradise tillsammans med Don Johnson, Melanie Griffith och Elijah Wood. Hon vann sin roll över mer än 4 000 andra unga hoppare som provspelade för rollen. Roger Ebert ansåg att hon spelade sin roll med ”stark, enkel charm” och fick senare ännu en nominering till Young Artist Award. Under resten av 1990-talet fortsatte Birch att få ett stadigt erkännande som barn- och tonårsskådespelerska genom huvudroller i många komedier och familjefilmer.
År 1991 spelade hon tillsammans med Ethan Embry huvudrollen i komedin All I Want for Christmas, som en flicka som planerar att få sina skilda föräldrar att återförenas till jul. Filmen fick mediokra recensioner och måttlig uppmärksamhet från publiken vid sin biopremiär, men utvecklade en följarskara på tv och på hemvideo under de följande åren. År 1992 spelade hon Jack Ryans (Harrison Ford) dotter i spionthrillern Patriot Games, som blev en kommersiell succé och spelade in 178 miljoner US-dollar på världskassan.
I 11-årsåldern medverkade Birch i fantasykomedin Hocus Pocus (1993), tillsammans med Bette Midler, Kathy Najimy och Sarah Jessica Parker. I filmen spelade hon lillasyster till en tonårspojke som av misstag återuppväcker en skurkaktig trio häxor. Hocus Pocus fick ett genomsnittligt betyg av recensenterna och spelade in blygsamma 39 miljoner dollar i USA, men blev en kultfilm tack vare en stark DVD-försäljning och ett stort tv-följe. I komedin Monkey Trouble från 1994 porträtterade Birch en flicka som adopterar en kapucinerapa som är tränad att plocka fickor och göra inbrott i hus. Filmen fick ett blandat mottagande, men Marjorie Baumgarten konstaterade för Austin Chronicle att hennes ”nyanserade prestation (en sällsynthet bland barnskådespelare) utan tvekan ger Monkey Trouble sin realistiska touch”. 1994 återupptog hon sin Patriot Games-roll i uppföljaren Clear and Present Danger, som spelade in över 215 miljoner US-dollar globalt.
1995 fick Birch rollen som den yngre versionen av Melanie Griffiths karaktär i filmen Now and Then, med Gaby Hoffmann, Christina Ricci, Demi Moore och Rosie O’Donnell i huvudrollerna. Filmen släpptes till i stort sett mediokra recensioner, men visade sig bli en vinst. Hon fick en huvudroll i äventyrsdramaet Alaska (1996) tillsammans med Vincent Kartheiser, där hon porträtterar två syskon som letar i Alaskas vildmark efter sin försvunna far (Dirk Benedict). Under de följande två åren var hon inte med i någon film men gästspelade i Promised Land och Touched by an Angel. Därefter spelade hon in tv-filmen Night Ride Home och en okrediterad roll i Anywhere but Here, som båda släpptes 1999.
Också 1999 medverkade hon i det av Sam Mendes regisserade dramat American Beauty, som Jane Burnham, den osäkra dottern till Kevin Spaceys karaktär. Rolling Stone kände Birch ” med vuxen utstrålning” i sin roll, för vilken hon senare fick en BAFTA Award-nominering för bästa kvinnliga biroll. Filmen fick en Oscar för bästa film och spelade in över 356 miljoner dollar världen över, vilket blev den största kommersiella framgången i Birchs karriär hittills.
2000-taletRedigera
Efter framgången med American Beauty medverkade hon i två filmer som släpptes år 2000. Det småskaliga dramat The Smokers fick en direkt DVD-utgåva i USA och gick i stort sett obemärkt förbi, men Birch kallades ”a scene-stealer” i sin biroll av The Hollywood Reporter. Hennes andra film under året var den dåligt mottagna Dungeons & Dragons, en fantasyfilm baserad på rollspelet med samma namn. År 2001 spelade hon tillsammans med Keira Knightley i skräckfilmen The Hole, där hennes huvudroll och mycket omtalade sjusiffriga lön tillskrevs hennes framträdande i American Beauty. Filmen släpptes på biografer i Storbritannien och på DVD i USA och fick blandade recensioner. Derek Elley skrev för tidningen Variety att Birch gav ”en effektivt läskig huvudroll” i filmen, som han kallade ”ett klumpigt brittiskt försök att slå samman genrerna psykothriller och tonårsfilm”.
Birch var huvudrollsinnehavare i den svarta komedin Ghost World från 2001, regisserad av Terry Zwigoff och med Scarlett Johansson, Steve Buscemi och Brad Renfro i huvudrollerna. Filmen, som fokuserar på livet för två tonåriga outsiders (Birch och Johansson) i en icke namngiven amerikansk stad, släpptes i en specialutgåva på biograferna och fick ett mycket positivt kritiskt mottagande. James Berardinelli ansåg att Birchs roll var hennes ”första effektivt utvecklade roll” sedan American Beauty och berömde skådespelerskan för den ”finurliga underliggande känslan av melankoli och ennui” i hennes porträtt. Hon fick en Golden Globe-nominering för bästa skådespelerska – musikal eller komedi.
Birch medverkade som titelkaraktär i den biografiska tv-filmen Homeless to Harvard: The Liz Murray Story (2003), i rollen som en ung kvinna som, efter att ha blivit hemlös vid 15 års ålder i samband med personliga tragedier, börjar sitt arbete för att avsluta sina studier. Hon fick beröm för sin roll och fick en Emmy-nominering. Efter sina professionella framgångar under 1990-talet och det tidiga 2000-talet minskade Birchs profil avsevärt under det följande decenniet, då hon hade mer sällan förekommande skådespelarinsatser i mycket mindre produktioner. När hon under en intervju i januari 2014 reflekterade över sin karriärsbana de följande åren, tillskrev hon det till att hon inte ”tog” de krav som filmindustrin ställde på henne, utan valde att ”behålla en stark identitet och sträva efter saker som var lite mer eftertänksamma, och jag antar att ingen egentligen ville att kvinnor skulle göra det på den tiden”.
Birch medverkade i flera musikvideor, bland annat Mobys ”We Are All Made of Stars” och Limp Bizkits ”Eat You Alive”, där även Bill Paxton medverkade.
Hon spelade en biroll i Silver City, en politisk satir skriven och regisserad av John Sayles, som hade premiär på filmfestivalen i Cannes 2004. År 2006 hade Birch huvudrollen i skräck-thrillern Dark Corners, där hon porträtterade en orolig ung kvinna som en dag vaknar upp som en annan person – någon som förföljs av varelser. Filmen fick ingen biopremiär och gick istället direkt till DVD. Den fick dåligt betyg av recensenterna, men Birch ansågs ”övertygande som de två halvorna av denna personlighetsklyvning”. Hon följde upp med den kvinnliga huvudrollen i slasherfilmen Train från 2008, som kretsade kring en grupp amerikanska collegeidrottare som blir förföljda och mördade på ett tåg i Östeuropa. Filmen fick en dvd-utgåva och fick ett mediokert allmänt mottagande, där kritikerna jämförde den ogynnsamt med Hostel och Turistas.
Hon medverkade i den psykologiska thrillern Deadline från 2009, med Brittany Murphy i huvudrollen. År 2009 spelade hon också huvudrollen i den oberoende mysteriefilmen Winter of Frozen Dreams, som Barbara Hoffman, en biokemistudent och prostituerad från Wisconsin som dömdes för mord i den första tv-sända mordrättegången någonsin. Filmen hade en begränsad biopremiär och fick genomsnittliga recensioner.
2010sEdit
Under 2010 tog Birch på sig rollen som Sidney Bloom i tv-filmen The Pregnancy Pact, som baserades på 2008 års mediecirkus kring tonåringar i Gloucester, Massachusetts, som påstods ha kommit överens om att samtidigt föda och uppfostra sina barn gemensamt. Lifetime-filmen fick ett positivt mottagande av kritikerna och sågs av 5,9 miljoner tittare. Senare under 2010 fick Birch rollbesättning och skulle enligt planerna göra sin amerikanska scendebut i off Broadway revival av Dracula, men fick sparken på grund av beteendet hos sin far, hennes manager vid tidpunkten, som fysiskt hotade en av föreställningens skådespelare.
Birch spelade huvudrollen i den oberoende dramedin Petunia från 2012, där hon spelade rollen som Vivian Petunia. Hon är krediterad som medproducent i filmen, som samtidigt skildrar Petunia-familjens liv och romantiska relationer. Birch ansåg att filmen var ”intim” och ”en mycket modern berättelse” och beskrev den som ”lite annorlunda än din vanliga sommarföda”. Filmen distribuerades för en mycket begränsad lansering i USA och hade premiär på Cinema Village i New York City och fick blandade recensioner.
Efter att ha ägnat sig åt akademiska sysslor återvände Birch till sin skådespelarkarriär 2015 med en återkommande roll som mjukvaruingenjören Morgan i Carlton Cuse-serien Colony.
Efter serien spelade Birch först huvudrollen i independentfilmen The Etruscan Smile med Brian Cox, som spelades in i San Francisco och Skottland. Därefter åkte hon till Kentucky för att spela in thrillern Above Suspicion, baserad på boken med samma namn av New York Times kolumnist Joe Sharkey och med Jack Huston, Emilia Clarke och Johnny Knoxville i huvudrollerna. År 2018 spelade Birch huvudrollen i den politiska thrillern Affairs of State, med David Corenswet, Mimi Rogers och Adrian Grenier. Filmen spelades in i Norfolk, Virginia. Samma år spelade hon också huvudrollen i den romantiska komedin The Competition, regisserad av Harvey Lowry, som spelades in i Portland. Birch var också medproducent av filmen, som valdes ut för distribution av VMI Worldwide. Senast var Birch med i Plan B:s och A24:s film The Last Black Man in San Francisco, tillsammans med Jimmie Fails, Jonathan Majors och Danny Glover. Birch har även medverkat i independentfilmen Thirteen Minutes, som planeras att släppas 2021.