Film:
* Hånden der vugger med vuggen (1992) - som Emily Mott
* Skønheden indeni (2012) - som ung
* Californication (2011) - som Daisy
* Den sidste udvej (2015) - som Zoe
* Naboen i vinduet (2021) - som Megan
* Boet (2022) - som Macey
* Det usete (2023) - som Lucy
Fjernsyn:
* Mit såkaldte liv (1994-1995) - som Grace
* Praksis (1997-2004) - som Jenna
* Gilmore-piger (2000-2007) - som sigøjner
* barnepige (1993-1999) - som Maggie Sheffield
* Twilight Zone (2002) - som Sarah
* Helte (2006-2010) - som Claire Bennet
* Twin Peaks (2017) - som Shelly Johnson
* Amerikansk husmor (2016-2021) - som Katie Otto
* OA (2016-2019) - som Jesse
* Den gode læge (2017-nu) - som Dr. Carly Lever
* Det sidste skib (2014-2018) - som Dr. Rachel Scott
* Lov og orden:Special Victims Unit (2000-nutid) - som forskellige roller
* CSI:Miami (2002-2012) - som forskellige roller
* Hus (2004-2012) - som forskellige roller
* Grey's Anatomy (2005-nutid) - som forskellige roller
Dette er ikke en udtømmende liste, men den repræsenterer nogle af hendes mest bemærkelsesværdige og populære værker. Madeline Zima har fortsat arbejdet konsekvent inden for film og tv og har vist sit alsidige skuespillertalent.