En 1997, Ali Larter consiguió su primer trabajo como actriz, protagonista invitada en la serie de televisión "Suddenly Susan".
En 1999, protagonizó la película "Varsity Blues" protagonizada por Paul Walker. Esta fue su primera película. En la película, interpretó a una animadora que sedujo a James con su exclusivo estilo color crema de tres puntos. La sexy actuación de Der Beek este año también vio el lanzamiento de tres películas en las que participó, "The Amityville Horror", "Driving Me Crazy" y "Soft Foot".
En 2000, protagonizó el thriller "The Last Day" con Devon Sawa, en el que interpretó a Clear Rivers. Ganó el premio Teen Hollywood a la interpretación revelación por esta película.
En 2001, Ali Larter protagonizó la película del oeste "American Fugitive" con Colin Farrell y Scott Caan.
En 2003, continuó interpretando a Clear Rivers en la película "Death Comes 2", ayudando al protagonista A.J. Cook a escapar de la persecución de la muerte.
En 2004 interpretó a Isobel en la película "Three Ways" de la que fue coproductora.
En 2005, protagonizó la película de amor "We Met Too Soon" junto a Amanda Peet y Ashton Kutcher.
En 2006, Ali Larter interpretó a una belleza con doble personalidad en la serie de televisión de NBC "Heroes". Apareció en el programa desde la primera hasta la cuarta temporada. También fue nominada al Premio Saturn a la Mejor. Actriz de reparto en una serie dramática de televisión.
En 2007, interpretó a Claire Redfield en "Resident Evil 3", la tercera entrega de la serie Resident Evil protagonizada por Milla Jovovich.
En 2009 se estrenó la película "Embrujada" dirigida por Steve Hill. En la película, interpretó a Lisa, quien utilizó diversos medios para seducir al actor principal Idris Elba destruyendo a las familias del héroe y la heroína Beyoncé. Knowles. También ganó el premio MTV Movie Award a la mejor pelea por este drama.
En 2010 continuó interpretando a Claire en la película “Resident Evil 4” protagonizada por Milla Jovovich.
En 2012, Ali Larter protagonizó la película de FOX TV "The Asset", interpretando a Anna King, una fotógrafa de viajes que parece ser una fotógrafa de viajes pero que en realidad está afiliada a la CIA.
En 2014 protagonizó la serie de TNT "Undercover" junto a Sean Bean.
En 2015, Ali Larter, que interpretó el papel de Claire en "Resident Evil 3" y "Resident Evil 4", también regresará a "Resident Evil 6".