2001-2006: Průlom s Drake & Josh

Cosgrove je první televizní vystoupení bylo v roce 2001, když ona za předpokladu, že hlas mladých Lany Langové v pilotní epizodě Smallville. Cosgrove poté debutovala v roce 2003 ve škole rocku, režírované Richardem Linklaterem. Ve filmu hrála Summer Hathaway, mladou dívku s velkými ambicemi a disciplínou, která se přizpůsobuje svobodomyslné povaze svého nového učitele hudby (Jack Black). School of Rock byl hitem pokladny, vydělal přes 130 milionů dolarů po celém světě, a kritický úspěch, který získal skóre 91% na Rotten Tomatoes. Cosgrove hraní ve filmu získal chválu, s Davidem Ansen z Newsweek popisovat to jako „spot on“. Jako obzvláště obtížnou uvedla scénu, ve které se její postava snaží zpívat: „chodila na hodiny zpěvu asi pět let, takže špatně zpívat bylo nové. Režisér pořád opakoval, „zkuste zpívat ještě hůř, mirando,“ takže to bylo divné.“

V roce 2004, Cosgrove přistál její první hlavní roli v televizním seriálu, když jí bylo obsazení v seriálu Nickelodeon Drake & Josh, vedle Drake Bell a Josh Peck. V seriálu ztvárnila Megan Parkerovou, zlomyslnou mladší sestru titulních postav. Ten stejný rok, Cosgrove hostoval v epizodách What ‚ s New, Scooby-Doo? a uzemněn na celý život. V roce 2005 získal Cosgrove roli Muncha ve filmu Cartoon Network Here Comes Peter Cottontail: The Movie. Ve filmu, Cosgrove ztvárňuje ženskou myš, která je zachráněna z jestřába Juniorem a flutterem a která se k nim připojuje na jejich dobrodružství. Cosgrove také hostoval ve dvou epizodách animované komedie Lilo & Stitch: the Series. Ona také získala druhou hlavní roli v divadelním filmu, když ji obsadil po boku svého Drake & Josh co-star Drake Bell v komedii Tvoje, Moje & Naše. Film hrál mírně v pokladně. Vaše, Moje & Naše se otevřelo na třetím místě a během prvního víkendu vydělalo 17 milionů dolarů v pokladně USA. Třetí divadelní vydání Cosgrove, Keeping Up with the Steins, vyšlo v roce 2006. Od kritiků obdržel obecně negativní recenze a v pokladně si vedl špatně.

2007-2012: iCarly and music

získala také roli v přímém DVD filmu divoký hřebec a objevila se v několika televizních seriálech Nickelodeon. První z těchto vystoupení bylo v Zoey 101. Cosgrove později host hrál v epizodě Unfabulous, který hrál Emma Roberts. V epizodě, host Cosgrove hrál jako sladká dívka jménem Cosmina. Cosgrove však již hrála ve svém vlastním sitcomu s názvem iCarly, který vyšel 8. září 2007. Schneider přizpůsobil iCarly kolem zájmu mladých lidí o internet. Unikátní součástí tohoto pořadu je skutečnost, že diváci mohou předkládat svá vlastní videa a také být zařazeni do pořadu. Cosgrove řekl o aspektu účasti publika, “ když jsem o tom nápadu poprvé slyšel.“, myslel jsem, že je to tak cool. Kdybych byl doma a díval se na televizi, chtěl bych poslat video.“Do léta 2008 byla přehlídka třetí nejlépe hodnocená v demografické skupině 9-14. Speciální prodloužená epizoda „iCarly Saves TV“ se stala nejsledovanějším zábavním pořadem na kabelové televizi v červnu 2008. Drake & Josh final episode byl vysílán 16. září 2007. Cosgrove je debut jako zpěvák začal s iCarly theme song „Nech To na Mě“, featuring Drake Bell a vydána jako singl na 2. prosince, 2007. V červnu 2008 vydala Columbia Records soundtrack iCarly, který obsahoval čtyři písně od Cosgrove a debutoval na prvním místě v žebříčku Billboard Kid Albums chart. Následující singl „Stay my Baby“, se nepodařilo dosáhnout grafy, ale třetí vydání, „O Vás Teď“, dosáhl čísla 47 na Hot 100.

Cosgrove v roce 2010 MuchMusic Video Awards.

V prosinci 2008, kryt vánoční píseň „Vánoční Balení“ byl propuštěn na podporu hodinový speciální Veselé Vánoce, Drake & Josh. 3. února 2009 vydala Cosgrove svou první sólovou nahrávku, rozšířenou hru About You Now s pěti písněmi. Podporovat 2009 animovaný film Zataženo, občas trakaře, Columbia Records vydali singl s názvem „Raining Sunshine“ s doprovodnou hudební video v srpnu 2009. Cosgrove se stala jednou z ženských popových nováčků MTV roku 2009. V roce 2010 spolupracovala Cosgrove se skladateli The Matrix, Dr. Lukem, Maxem Martinem, Leah Haywoodovou a Danielem Jamesem na svém debutovém studiovém albu. Řekla, že „většina písní je zábavná, pop, rock-girl empowerment“. První singl z jejího alba „Kissin U“ měl premiéru v rozhlasové show Ryana Seacresta 12.března 2010. Album s názvem Sparks Fly vyšlo v dubnu 2010 a dosáhlo vrcholu na 8. místě v americkém žebříčku Billboard 200. 12.února 2010 podepsala smlouvu s firmou Neutrogena pro péči o pleť a kosmetiku jako velvyslankyně. 17. Března 2010, to bylo hlásil, že Cosgrove podepsal dohodu, údajně v „low – k střední-sedm-postava rozsah“ 26 další epizody iCarly. Také v roce 2010 Cosgrove vyjádřil Margo v 3D počítačové animované funkci Universal Studios Despicable Me, vydané v červenci 2010.

v lednu 2011 Cosgrove odhalila, že její nové EP bude mít název High Maintenance, a také vydala první singl z téhož. Píseň, s názvem „Dancing Crazy“, napsal Max Martin, Shellback, a Avril Lavigne, a produkoval Martin a Shellback. Se třemi týdny airplay, píseň debutovala u čísla 40 na amerických Billboard Adult Pop Songs. 24. ledna 2011 vydala své debutové turné Dancing Crazy Tour, které navštívila Severní Ameriku na podporu svého prvního studiového alba Sparks Fly. Turné začalo v Missouri, cestovalo po celých Spojených státech a skončilo v Ohiu. Cosgrove pokračovala v turné do léta, aby propagovala své druhé EP, vysoká údržba. Na červenec 15, 2011, turné nadále s novým názvem, Tanec Bláznivý Letní Turné, cestoval po Spojených Státech a Kanadě a vystupoval na hudebních festivalech a státních veletrzích. Na srpen 11, 2011, Cosgrove zlomila kotník v tour autobus nehodu na Dálnici 70 poblíž Vandalia, Illinois, což má za následek zrušení její AMERICKÉ turné. 24.Ledna 2012 vydala Cosgrove svůj druhý soundtrack iCarly, iCarly: iSoundtrack II, produkovaný Dr. Lukem. 17. května 2012 bylo oznámeno, že šestá sezóna show bude pro iCarly Poslední. Série finále, „iGoodbye“, vysílal 23.listopadu 2012. Po natáčení finále v červnu 2012, Cosgrove vydal na pokračování Taneční Šílené Turné s názvem Letní Turné, v červenci a srpnu 2012.

2013–současnost: Další TELEVIZNÍ role a iCarly oživení

Na 15. února 2013 bylo oznámeno, že Cosgrove bude hrát Přítelkyně v Kómatu, televizní seriál napsal Liz Brixius pro NBC a adaptovaný od románu stejného názvu od Douglase Couplanda. Cosgrove byl naplánován hrát Evie, dceru Karen, který se probudí po téměř 20 let dlouhého kómatu a zjistí, že má dceru, Na 19. Března 2013, bylo oznámeno, že Christina Ricci nechal obsazení a projekt měl několik problémů. Projekt byl později zrušen. Cosgrove znovu vyjádřil Margo v Despicable Me 2, vydané 5. Června. V roce 2013 se objevila v animovaných krátkých filmech Training Wheels jako Margo a Gru ‚ s Girls jako Savana. V prosinci, oznámila na Today Show, že nahrává nové album. V roce 2014 Cosgrove provedl hlasovou práci v animovaném filmu A Mouse Tale, který vyšel 10. února 2015. Cosgrove také hrál v hororu Vetřelci s Austin Butler, zobrazovat roli Rose.

V květnu 2015 byl Cosgrove obsazen do komedie pilot přeplněný NBC, kterou vytvořila Suzanne Martin s výkonným producentem Seanem Hayesem. Cosgrove hrál Shea, astrofyzika PhD absolvent MIT, kdo neví, co dělat v post-vysokoškolský život, a tak se rozhodne se svou sestrou se vrátit domů zjistit, řídit její rodiče blázen. Seriál debutoval 15.března 2016, ale po jedné sezóně byl zrušen. V březnu 2017 byl Cosgrove obsazen do komedie pilot od tvůrců Adama Sztykiela a Billa Lawrence. Nicméně, to nebylo nařízeno, aby série. V roce 2017 Cosgrove znovu zopakovala svou roli Margo v Despicable Me 3, která vyšla 14. Června 2017. V roce 2019 byla Cosgrove obsazena jako Lisa Brownová do filmu 3022. Od roku 2019 je hostitelkou seriálu CBS Mission Unstoppable s Mirandou Cosgrove, která v roce 2020 získala dvě nominace na cenu Daytime Emmy Award.

v prosinci 2020 bylo oznámeno, že Cosgrove zopakuje svou roli Carly Shay v ICarly revival.