2000年,刘玉玲与卡梅伦·迪亚兹、茱儿·巴里摩尔合演《霹雳娇娃》系列。2003年,刘玉玲在《杀死比尔》中的表演,为她赢得了MTV电影奖最佳反派。2006年刘玉玲唯一现身屏幕的影片是《幸运数字斯莱文》,剧中她饰演乔什·哈奈特恋上的一名女孩。2006年也是刘玉玲踏入执行制片人行列的一年,她制作了一部讲述1956年匈牙利革命的纪录影片《自由的愤怒》,制作并主演了影片《恶报》和《清除代码》。
2012年,刘玉玲成为CBS版的福尔摩斯《基本演绎法》中华生的扮演者。同年11月2日,她出演的动作电影《铁拳》在美国上映。