Dunst a câștigat recunoaștere pentru rolul său ca vampir copil Claudia în filmul de groază Interview with the Vampire (1994), care i-a adus o nominalizare la Globul de Aur pentru Cea mai bună actriță în rol secundar. De asemenea, a avut roluri în tinerețe în Little Women (1994) și Jumanji (1995). Dunst a trecut la roluri principale în filmele pentru adolescenți din 1999, parodiile Dick și Drop Dead Gorgeous și drama lui Sofia Coppola The Virgin Suicides. După rolul principal din filmul de cheerleading Bring It On (2000), a câștigat o atenție mai mare pentru rolul său ca Mary Jane Watson în trilogia Spider-Man a lui Sam Raimi (2002–2007). Cariera ei a avansat cu un rol secundar în Eternal Sunshine of the Spotless Mind (2004), urmat de un rol principal în tragicomedia lui Cameron Crowe Elizabethtown (2005) și ca Marie Antoinette în Marie Antoinette a lui Coppola (2006).
În 2011, Dunst a jucat rolul unei mirese deprimată în drama lui Lars von Trier, Melancholia, care i-a adus Premiul pentru Cea mai bună actriță la Festivalul de Film de la Cannes. În 2015, a interpretat-o pe Peggy Blumquist în sezonul doi al serialului FX Fargo, obținând o nominalizare la Premiul Primetime Emmy pentru acest rol. Dunst a avut un rol secundar în filmul Hidden Figures (2016) și roluri principale în The Beguiled al lui Coppola (2017) și în serialul de comedie neagră On Becoming a God in Central Florida (2019), pentru care a primit o a treia nominalizare la Globul de Aur. Dunst a obținut a patra nominalizare la un Glob de Aur și prima nominalizare la un Premiu Oscar pentru interpretarea sa în drama psihologică The Power of the Dog (2021). În 2024, a jucat în filmul thriller distopic Civil War.