Emily commence sa carrière en tant que comédienne au Broadway Theatre en jouant notamment dans High Fidelity. Elle a également interprété des pièces de Shakespeare : Beaucoup de bruit pour rien au festival Shakespeare in the Park mais aussi Le Roi Lear, La Mégère apprivoisée ou encore Le Songe d'une nuit d'été. Elle continue avec la pièce La Chatte sur un toit brûlant au Guthrie Theater à Minneapolis.

Tout en continuant à jouer dans des pièces de théâtre, Emily se lance dans la télévision et décroche son premier rôle en 2006 dans le feuilleton télévisé Haine et passion. Enchainant les petits rôles, elle réussit à en décrocher un plus récurrent dans la série Southland en 2009, pour 5 épisodes.

En 2012, Emily crée, en collaboration avec la comédienne Jac Huberman, une pièce de théâtre (plus proche d'un Show), intitulée Jac 'N Swallow6 au Laurie Beechman Theater à New York.

En 2013, elle joue dans la pièce Nice Fish mise en scène par Mark Rylance et Louis Jenkins au Guthrie Theater. Par la suite, elle obtient des rôles récurrents dans la série Monday Mornings en interprétant le Dr Michelle Robidaux ainsi que l'année suivante où elle joue l'agent du FBI Kim Fischer dans la série Mentalist à partir du milieu de la Saison 6 où elle n'y restera qu'une saison.

En 2015, elle obtient le rôle d'Amara dans la 11e saison de Supernatural.

En 2019, elle joue le rôle de l'armurière mandalorienne dans la série télévisée de l'univers Star Wars The Mandalorian. Elle obtient également un rôle récurrent dans la série Seal Team où elle joue le rôle de Nathalie Pierce, une psychologue scientifique chargée de conduire des recherches pour identifier les risques des opérations militaires à long terme.

En 2020, elle jouera le personnage de Emily dans le jeu The Last of Us Part II.