Comenzó su carrera como actriz en 2006 luego de hacer su debut en Broadway en Les Miserables como Joven Cosette.

En ese mismo año, hizo su debut en Broadway en Les Miserables como Joven Cosette.

Sonenclar hizo su debut en televisión como Gilda Flip, la más reciente bromista y protegida del peligroso malvado Francine Carruthers, el líder de los bromistas, en la tercera temporada de The Electric Company, producido por Sesame Workshop y salió al aire en PBS.

En este papel, obtuvo buenas críticas,[5]​ incluyendo uno por The New York Times, el crítico teatral Charles Isherwood, quien describió a Sonenclar como una buena actriz y una "experta cantante casi sobrenatural",[6]​ y las comparaciones con Sutton Foster[7]​ Ella cuenta como solista en el CD de reparto producido por Sony Masterworks y fue nombrada el 2011 Mejor Artista Joven por broadwayworld.com.

Sonenclar ha cantado el Himno Nacional para los New York Knicks en el Madison Square Garden, para Los Angeles Dodgers en el Dodger Stadium y en el Open Tennis Tournament de EE. UU.

En 2012, hizo una audición para la segunda temporada de The X Factor con la canción «Feeling Good» originalmente cantada por Nina Simone, y fue muy elogiada por los cuatro jueces, avanzando a la siguiente ronda.

Avanzó hacia el Top 12, y se reveló que Sonenclar fue la 2º más votada por persona en el concurso, por detrás de Tate Stevens.