萊莉·科奧從12歲開始了職業(yè)模特生涯。2005年,出演了音樂紀(jì)錄片《家人眼中的貓王》。2010年,萊莉·科奧與克里斯汀·斯圖爾特共同出演的電影處女作《逃亡樂隊》上映。2011年4月,與奧蘭多·布魯姆聯(lián)袂主演的懸疑驚悚電影《一個好醫(yī)生》在第11屆紐約翠貝卡電影節(jié)首映,她在片中飾演了因腎臟感染而入院的黛安,她憑借該片入圍了米蘭國際電影節(jié)-最佳女配角獎。萊莉·科奧2012年,與朱諾·坦普爾搭檔主演女同電影《杰克與黛安》；5月,與約瑟芬·德·拉·鮑梅,米洛·文堤米利亞共同主演的愛情片《詛咒之吻》上映；9月,與西耶娜·米勒,大衛(wèi)·摩斯共同主演的劇情片《黃色》上映；同年,參演由史蒂文·索德伯格執(zhí)導(dǎo)的喜劇片《魔力麥克》。2013年,擔(dān)任賈斯汀·汀布萊克歌曲《TKO》MV的女主角。2014年7月,她參演的15分鐘短片《MadameLeChat》發(fā)布。2015年,與湯姆·哈迪,查理茲·塞隆共同參演動作片《瘋狂的麥克斯：狂暴之路》,她在片中飾演個性溫柔,有同情心的Capable；4月,與克里斯·澤爾卡聯(lián)袂主演的犯罪片《南方》在第15屆紐約翠貝卡電影節(jié)首映,萊莉·科奧還參與了該片的制作。2016年1月,與吉娜·馬隆,布魯克林·戴可兒共同主演的劇情片《情歌》在圣丹斯國際電影節(jié)首映；4月,她主演的限定劇《應(yīng)召女友第一季》開播,她在片中飾演了喜歡做應(yīng)召女郎的法科學(xué)生ChristineReade,她憑借該片獲得了格雷絲女性大獎-最佳限定劇或電視電影類女主角獎,并入圍第74屆美國電影電視金球獎-最佳限定劇或電影電視女主角獎；5月,她出演的劇情電影《美國甜心》在第69屆戛納國際電影節(jié)首映,她憑借飾演的Krystal憑借該片入圍第38屆倫敦影評人協(xié)會獎-最佳女配角獎,第32屆美國獨立精神獎-最佳女配角獎。2017年,與魯妮·瑪拉,杰森·席格爾,杰西·普萊蒙共同出演愛情科幻片《愛有來世》；4月,與凱瑟琳·基納,凱特琳·德弗共同出演的劇情片《我們不屬于這里》在加拿大首映；8月,與查寧·塔圖姆,丹尼爾·克雷格聯(lián)合主演的犯罪片《神偷聯(lián)盟》上映,她在片中飾演了體育明星吉米·羅根的妹妹米莉；同月,與制作人GinaGammell共同創(chuàng)立電影制作公司FelixCulpa；同年,與喬爾·埃哲頓合作出演恐怖懸疑片《黑夜造訪》。2018年5月,與安德魯·加菲爾德共同出演的黑色犯罪驚悚片《銀湖之底》在第71屆戛納國際電影節(jié)首映,該片由大衛(wèi)·羅伯特·米切爾執(zhí)導(dǎo)；與此同時,與烏瑪·瑟曼,馬特·狄龍共同出演的驚悚片《此房是我造》也在該影展首映；此外,她還在參演了HBO推出的傳記電視電影《帕特諾》,該片改編自2011年發(fā)生的“桑達(dá)斯基性侵案”；9月,與亞歷山大·斯卡斯加德,杰弗里·懷特等人聯(lián)合主演的冒險電影《黑暗殺機(jī)》登陸奈飛。2020年,她與艾麗西亞·維坎德,小林直己共同出演的黑色驚悚片《地震鳥》上映。2021年10月1日,與杰克·吉倫哈爾,伊?！せ艨说戎餮莸碾娪啊蹲锶恕返顷懢W(wǎng)飛。2023年3月3日,出演的Amazon新劇《黛西與樂隊》播出。2023年,出演驚悚劇集《終極名單》第二季。

影視類獲獎時間獎項名稱獲獎作品獲獎結(jié)果2023-7第75屆黃金時段艾美獎限定劇,電視電影最佳女主角黛西與樂隊提名美國電影電視金球獎獲獎時間獎項名稱獲獎作品獲獎結(jié)果2017第74屆最佳限定劇或電影電視女主角獎應(yīng)召女友第一季提名倫敦影評人協(xié)會獎獲獎時間獎項名稱獲獎作品獲獎結(jié)果2017第38屆最佳女配角獎美國甜心提名美國獨立精神獎獲獎時間獎項名稱獲獎作品獲獎結(jié)果2017第32屆最佳女配角獎美國甜心提名格雷絲女性大獎獲獎時間獎項名稱獲獎作品獲獎結(jié)果2017最佳限定劇或電視電影類女主角獎應(yīng)召女友第一季獲獎米蘭國際電影節(jié)獲獎時間獎項名稱獲獎作品獲獎結(jié)果2012最佳女配角獎一個好醫(yī)生提名