Thorne recibió el reconocimiento por primera vez por sus papeles como Margaux Darling en la serie Dirty Sexy Money (2007-2008) y como Ruthy Spivey en la serie dramática My Own Worst Enemy (2009), la última de las cuales le valió un premio Young Artist.

[2]​ Posteriormente, Thorne protagonizó la serie dramática Famous in Love (2017-2018), por la que recibió dos nominaciones a los premios Teen Choice Awards, y ha aparecido en numerosos largometrajes, incluidos Blended (2014).

Hizo su debut como directora en 2019, dirigiendo la película para adultos Her & Him, que le valió una recepción mixta, aunque ganó un premio Pornhub Visionary.

[3]​[4]​[5]​ Tiene tres hermanos mayores: Kaili, Danielle y Remy, que también son actores.

[16]​ Ella reveló en enero de 2018 que había sido abusada sexualmente desde una edad temprana hasta los 14 años.

Desde que apareció en su primer pictórico para una revista para padres a la edad de seis semanas, Thorne protagonizaba campañas publicitarias de televisión para Digital Light Processing, Publix, y KFC, y apareciendo en anuncios impresos para marcas como Barbie, ALDO K!DS, JLO by Jennifer López, Kaiya Eve Couture, LaSenza Girl, Tommy Hilfiger, Ralph Lauren, Guess?, Target, Justice y Mudd para Kohls.

[18]​ En 2008, protagonizó junto a Christian Slater y Taylor Lautner en la serie dramática de corta duración My Own Worst Enemy, por la que ganó un premio Young Artist por su interpretación del personaje Ruthy Spivey; Thorne describió su casting como un gran avance, ya que era el primer papel recurrente en su carrera.

Su hermano mayor, Remy, también apareció como estrella invitada en el mismo episodio interpretando la versión joven de Eddie Latekka.

[28]​ En 2012, Thorne fue elegida como Avalon Greene en la película original de Disney Channel Frenemies.

[35]​ Thorne citó a Britney Spears, Kesha y Destiny's Child como influencias para el álbum.

[36]​[37]​ En 2013, se informó que Thorne había firmado un nuevo contrato para escribir una serie de libros, comenzando con su primera novela, Autumn Falls.

[38]​ En 2014, Thorne coprotagonizó la comedia Blended, como la hija del personaje de Adam Sandler.

[42]​ Thorne apareció en la secuela de Mostly Ghostly: Who Let the Ghosts Out?

[45]​[46]​[47]​ El sencillo principal del EP, «Call It Whatever», debutó en la lista Billboard Hot Dance Club Songs en el número cuarenta y siete, subiendo finalmente al número diez, pasando un total de diez semanas en la lista.

[56]​ También interpretó a Jamie, una adolescente desilusionada que guarda intensamente un secreto personal, en la película Keep Watching.

[61]​ En octubre de ese año, Thorne apareció en la comedia slasher The Babysitter, dirigida por McG y lanzada directamente a Netflix.

También contribuyó con cinco canciones a la banda sonora, incluido el sencillo principal «Burn So Bright».

[66]​ En agosto de 2019, Pornhub anunció que Thorne haría su debut como directora en su red.

[73]​ En agosto de 2020, Thorne se unió a OnlyFans y se convirtió en la primera persona en ganar $1 millón en las primeras 24 horas después de unirse a la plataforma.

[79]​ En 2021, Thorne interpretar a Lily en la primera temporada en la serie dramática y musical Paradise City.

[87]​ Además de sus carreras como actriz y cantante, Thorne también es una escritora publicada.

[88]​[89]​[90]​ En julio de 2019, Rare Bird Books publicó The Life of a Wannabe Mogul: Mental Disarray Vol.

[93]​ Thorne ha aparecido en más de 30 comerciales, incluidos Neutrogena[94]​[95]​ y Texas Instruments.

[96]​ Sus campañas publicitarias incluyen Guess Jeans, Tommy Hilfiger, J.Lo Girls, Candie's,[97]​ Ralph Lauren, Gap y Diesel.

[99]​ Thorne apoya a Humane Society, Cystic Fibrosis Foundation y The Nomad Organization, que proporciona educación, alimentos y suministros médicos a niños en África.

[102]​ Thorne salió con el actor inglés Gregg Sulkin desde 2015 hasta agosto de 2016.

[110]​ En julio de 2019, en una entrevista para Good Morning America, Thorne declaró ser pansexual.

[111]​ En 2019, reveló haber sufrido abusos sexuales mientras trabajaba para Disney entre los 6 y los 14 años.