* X-Files (1994-2002) nel ruolo del Det. Dan Scully
* The Lone Gunmen (2001-2002) nel ruolo del Det. Dan Scully
* Millennio (1996-1999) come Det. Dan Scully
* Fringe (2008-2013) come Det. Olivia Dunham
* Tratto (2002) come Kate Ryan
* La pratica (2000-2001) nel ruolo di Kate Ryan
* NYPD Blue (1993-2005) nel ruolo del Det. Jane Timoney
* CSI:Miami (2002-2012) nel ruolo del Det. Calleigh Duquesne
* Senza traccia (2002-2009) come Det. Samantha Spade
* Numb3rs (2005-2010) nel ruolo del dottor Charlie Eppes
* Monk (2002-2009) nel ruolo di Sharona Fleming
* Psichiatria (2006-2014) nel ruolo del Det. Giulietta O'Hara
* Burn Notice (2007-2013) nel ruolo di Sam Axe
* Leverage (2008-2012) nel ruolo di Sophie Devereaux
* Colletti bianchi (2009-2014) nel ruolo di Neal Caffrey
* Affari segreti (2010-2014) nel ruolo di Annie Walker
* Gli americani (2013-2018) nel ruolo di Elizabeth Jennings
* La lista nera (2013-2019) nel ruolo di Elizabeth Keen
* La cattura (2016-2017) nel ruolo di Alice Vaughan
* Quantico (2015-2018) nel ruolo di Alex Parrish
Film
* X-Files:Fight the Future (1998) nel ruolo del Det. Dan Scully
* X-Files:Voglio crederci (2008) nel ruolo del Det. Dan Scully
* Alien:Resurrection (1997) nel ruolo del tenente Ellen Ripley
* Giorno dell'Indipendenza (1996) nel ruolo del Capitano Steven Hiller
* La Rete (1995) nel ruolo di Angela Bennett
* È il momento di uccidere (1996) nel ruolo di Ellen Roark
* Il negoziatore (1998) nel ruolo di Christy Sabich
* Profondo mare blu (1999) nel ruolo della dottoressa Susan McAlester
* Limite verticale (2000) nel ruolo di Annie Garrett
* Frequenza (2000) come Julia Sullivan
* Il regalo (2000) nel ruolo di Katie Holmes
* L'identità Bourne (2002) come Marie Kreutz
* La somma di tutte le paure (2002) nel ruolo della dottoressa Catherine Muller
* The Bourne Supremacy (2004) nel ruolo di Marie Kreutz
* The Bourne Ultimatum (2007) nel ruolo di Marie Kreutz
* Evan L'Onnipotente (2007) nel ruolo di Joan Baxter
* L'invasione (2007) nel ruolo di Carol Bennell
* La dura verità (2009) nel ruolo di Abby Richter
* Love Happens (2009) nel ruolo della dottoressa Eloise Chance
* Il cospiratore (2010) nel ruolo di Mary Surratt
* L'Ufficio di Regolazione (2011) come Elise Sellas
* Margin Call (2011) nel ruolo di Sarah Robertson
* Tower Heist (2011) nel ruolo dell'agente dell'FBI Claire Denham
* Zero Dark Thirty (2012) nel ruolo di Maya
* Il quinto potere (2013) nel ruolo di Rebecca MacKinnon
* Capitano Phillips (2013) nel ruolo di Irene Phillips
* Grandi occhi (2014) nel ruolo di Margaret Keane
* Foxcatcher (2014) nel ruolo di Nancy Schultz
* Joy (2015) nel ruolo di Trudy Campanello
* Collateral Beauty (2016) nel ruolo di Claire Wilson
* Il diritto di contare (2016) nel ruolo di Vivian Mitchell
* La forma dell'acqua (2017) nel ruolo di Zelda Fuller
* Lady Bird (2017) nel ruolo di Marion McPherson
* Tre cartelloni pubblicitari a Ebbing, Missouri (2017) nel ruolo di Mildred Hayes
* Un posto tranquillo (2018) nel ruolo di Evelyn Abbott
* Un posto tranquillo, parte II (2020) nel ruolo di Evelyn Abbott
* Non guardare in alto (2021) nel ruolo di Jane Orlean