[3]​ También es conocida por su participación en películas como Nunca me abandones (2010), Drive (2011), Shame (2011), The Great Gatsby (2013), Inside Llewyn Davis (2013), Las sufragistas (2015), Wildlife (2018), Promising Young Woman (2020) o Maestro (2023).

En televisión, destaca su participación en la miniserie para TV Collateral (2018), de la BBC y emitida en Netflix, donde interpretaba a la detective Kip Glaspie.

[12]​[13]​ Cuando tenía tres años, su familia se mudó a Alemania cuando su padre fue contratado para administrar un hotel.

Mientras vivía en Alemania, ella y su hermano asistieron a la Escuela Internacional de Düsseldorf.

[14]​ Cuando tenía ocho años, ella y su familia se mudaron de regreso a Inglaterra.

[12]​ Mientras estaba inscrita en Woldingham School estuvo muy involucrada en el teatro: era la directora estudiantil del departamento teatral, actuando en obras y musicales, realizando talleres con los estudiantes más jóvenes, y ayudando a realizar producciones.

[16]​[17]​ Cuando tenía 16 años, asistió a una producción de Enrique V, protagonizada por Kenneth Branagh.

[12]​ Sus padres desaprobaron sus ambiciones actorales y deseaban que ella asistiera a una universidad como su hermano.

[12]​ Durante su último año en Woldingham School, el actor y guionista Julian Fellowes dictó una conferencia en su escuela por la producción de la película Gosford Park.

Mulligan habló brevemente con Fellowes después de la conferencia y le pidió consejos sobre su carrera como actriz.

Sin embargo, Fellowes la disuadió de la profesión y le sugirió que se «casara con un abogado» en su lugar.

[19]​[21]​ En 2004, a la edad de 19, Mulligan hizo su debut profesional en el escenario con la obra Forty Winks en el Royal Court Theatre en Londres.

[25]​ A mitad de la producción, tuvo una apendicectomía, que le impidió actuar durante una semana.

[27]​ Su gran revelación se produjo cuando a sus 24 años fue elegida para su primer papel protagónico en 2009 como Jenny en la película independiente An Education, dirigida por la cineasta danesa Lone Scherfig y escrita por Nick Hornby.

[37]​ Posteriormente, Mulligan protagonizó la cinta independiente The Greatest como la novia embarazada de un chico que muere.

[41]​ Más tarde ese mismo año también prestó su voz para la canción "Write About Love", de Belle & Sebastian.

Por este papel fue nominada a su segundo premio BAFTA, pero ahora como mejor actriz de reparto.

[53]​[54]​ También protagonizó Suffragette de la directora Sarah Gravron y la guionista Abi Morgan, quien había trabajado previamente con ella en Shame.

Mulligan elogió al showrunner Sir David Hare por acomodar perfectamente su embarazo en el guion.

Mulligan apareció fuera de Broadway en el espectáculo individual Girls and Boys en el Minetta Lane Theatre.

Bradley Cooper, que estaba en la audiencia, visitó su backstage y la llevó a la sala de urgencias.

Después de ganar la Mejor Protagonista Femenina en los 36th Independent Spirit Awards, Mulligan dedicó su premio a la fallecida Helen McCrory.

[66]​ Por su interpretación de Montealegre, recibió su tercera nominación al Premio Óscar a la Mejor Actriz, entre otros honores.

Mulligan también protagonizará The Ballad of Wallis Island (2025), una comedia británica basada en el cortometraje The One and Only Herb McGwyer Plays Wallis Island;[72]​ y en la segunda temporada de la serie antológica de Netflix, Bronca, junto a Oscar Isaac, Cailee Spaeny o Charles Melton.

[73]​ En 2010 comenzó una relación con el actor Shia LaBeouf, a quien conoció durante el rodaje de Wall Street 2: el dinero nunca duerme, pero finalizó un año después.