Weavings erste Hauptrolle als Schauspielerin war die der Kirsten Mulroney im Jahr 2008 in der australisch-britischen Seifenoper Out of the Blue. Es wurde keine zweite Staffel in Auftrag gegeben.Im Jahr 2009 spielte Weaving als Indigo „Indi“ Walker in der australischen Seifenoper Home and Away. Sie lief zunächst fünf Wochen. Weaving nahm die Rolle im folgenden Jahr wieder auf, nachdem die Produzenten sie und ihre Familie als Hauptrolle auf den Bildschirm zurückbrachten.Für die Dreharbeiten zog sie von Canberra nach Sydney. Für ihre Darstellung der Indi erhielt Weaving eine Nominierung für den Publikumspreis für die beste weibliche Performance in einem Fernsehdrama bei den ersten AACTA Awards im Jahr 2012. Im Juli 2013 bestätigte Weaving, dass sie ihre letzten Szenen für Home and Away gedreht hat.Die Schauspielerin war der Meinung, dass es mit dem internationalen Erfolg der Show der richtige Zeitpunkt für neue Rollen sei. Im selben Jahr spielte sie in dem Kriminalfilm Mystery Road neben ihrem Onkel Hugo Weaving. Weaving hatte eine wiederkehrende Rolle als Heather in der ersten Staffel von Ash vs Evil Dead im Jahr 2015. Sie gastierte auch in der Online-Serie Squirrel Boys.
Im Jahr 2016 spielte Weaving in der Action-Komödie Monster Trucks als Brianne. Sie sicherte sich die Rolle während ihrer ersten Reise nach Los Angeles im Jahr 2014. 2015 spielte Weaving als Titelfigur im Comedy-Horrorfilm The Babysitter, der später im Oktober 2017 veröffentlicht wurde. Sie trat neben Schauspieler Steven Yeun im Action-Thriller Mayhem und in der Miniserie Picnic at Hanging Rock neben Natalie Dormer und Yael Stone auf. Weaving war auch im Musikvideo für Charlie Puths Song Attention im Jahr 2017 zu sehen.
Weaving begann ab 2012 mit dem Modeln für die australische Unterwäschemarke Bonds. Während der ersten Kampagne des Unternehmens im Jahr 2014 trat sie neben dem Surfer Owen Wright auf.
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