סטיילס החלה לשחק בגיל אחת עשרה בקבוצת תיאטרון מקומית בניו-יורק. בשנת 1993, הופיעה בקליפ של סינדי לאופר לשיר "Sally's Pigeons". היא החלה את דרכה בקולנוע בתפקיד קטן בקומדיה הרומנטית "אוהבת, לא אוהבת" (1996). ב-1997, שיחקה במותחן הפשע "יריב אינטימי", בו גילמה את ברידג'ט, בתו של השוטר טום או'מרה. באותה שנה, התארחה בפרק בסדרה "שיקגו הופ".
סטיילס פרצה ב-1999 בקומדיית הנעורים "10 דברים שאני שונאת אצלך", בתפקיד הנערה המרדנית קאט סטרטפורד, ששונאת בחורים ודייטים. התפקיד זיכה את סטיילס בפרס סרטי ה-MTV לפריצת השנה.
סטיילס המשיכה עם תפקידים בקומדיות "תלוי רק בך", וכן "סטייט פינת מיין" בתור הקטינה המקומית קרלה[1]. בנוסף שיחקה בשני עיבודים קולנועיים למחזות שייקספיריים - "המלט" בו גילמה את אופליה, ו"או" המבוסס על "אותלו" בתור דייזי בארבל[2].
ב-2001 גילמה סטיילס את הרקדנית שרה ג'ונסון בדרמה "ריקוד צמוד"; היא הייתה מועמדת לפרס ה-MTV לשחקנית הטובה ביותר על תפקידה, וזכתה בקטגוריית "נשיקת השנה" עם השחקן שון פטריק תומאס.
ב-2002 הופיעה במותחן הריגול "זהות כפולה" בדמותה הספרותית של ניקי פרסונס, טכנאית לוגיסטית המגויסת על ידי ה-CIA בפריז על מנת לסייע וללכוד את ג'ייסון בורן (מאט דיימון).
עוד לפני שהמשיכה את תפקידה כניקי גם בסרט ההמשך "זהות במלכודת", שיחקה סטיילס גם בדרמה "חיוך של מונה ליזה", בתפקיד הסטודנטית ג'ואן ברנדווין[3]; כן שיחקה בקומדיה הרומנטית "יצאת נסיך" בתפקיד הסטודנטית לרפואה פייג' מורגן, המתאהבת בסטודנט בשם אדי שמתברר כנסיך דנמרק.
ב-2005 כיכבה בסרט הדרמה-מתח "טיול קטן לגן עדן" של הבמאי בלתזר קורמקור[4].
ב-2006 שיחקה בסרט האימה "אות משמיים", חידוש מוצלח לסרט האימה הפופולרי מ-1976, וגילמה את קת'רין, אשתו של הדיפלומט רוברט ת'ורן. ב-2007 חזרה לגלם את ניקי בסרט השלישי והמצליח ביותר בטרילוגיית ג'ייסון בורן, "זהות אבודה"; בסרט זה, בשונה מהעלילות הקודמות, בוחרת דמותה לעזור לבורן במנוסתו. סטיילס היא היחידה לצידם של מאט דיימון ופרנקה פוטנטה שהופיעה בכל שלושת סרטי הסדרה[5].
באוגוסט 2021 לוהקה לגלם דמות ראשית בסדרת הדרמה "The Lake" בפריים וידאו; זוהי הסדרה הקנדית הראשונה שמופקת על ידי אמזון, והיא תעלה לשידור בשלהי שנת 2022.
ב-3 בינואר2016, היא הודיעה על אירוסיה לעוזר הצלם פרסטון ג'יי קוק, אותו הכירה בנובמבר 2014 בצילומים לסרט "Blackway". הם נישאו בספטמבר 2017 וב-20 באוקטובר 2017 נולד בנם הבכור, סטראמר ניוקומב קוק. בחודש ינואר 2022, סטיילס פרסמה בחשבון האינסטגרם שלה שילדה בת שנייה, ארלו.