Más tarde interpretó a Penny en la comedia de situación de CBS The Big Bang Theory (2007-2019) y recibió un Satellite Award, un Critics 'Choice Award y dos People's Choice Awards por el papel.Cuoco hizo su debut cinematográfico en la película de suspenso para televisión Quicksand: No Escape (1992).Cuoco inició su carrera con 7 años (1992) en Arenas Movedizas, junto a Donald Sutherland y Tim Matheson.Además, disfruta pasando el tiempo con sus amigos, ir de compras a un centro comercial y bailar hip hop.No obstante, volvió a practicar la equitación tan pronto como le fue posible, aunque afirma que ahora es más precavida.Además, participó en un capítulo de la serie Chosen ones como la malvada bruja Carol Stael.En 2007 protagonizó su primera película: To Be Fat Like Me, donde interpreta a una joven atleta que no entiende el sobrepeso.Por esa razón, se viste como una gorda y graba todo para un documental que hace para ganar dinero e irse a la universidad.Además, este mismo año fue invitada para ejercer como anfitriona en los Teen Choice Awards.[8] Gracias a su papel en The Big Bang Theory dijo que allí había conocido a sus mejores amigas, las otras dos actrices principales de la serie, Melissa Rauch, que interpreta a la microbióloga Bernadette Rostenkowski y Mayim Bialik, que interpreta el papel de la neurocientífica Amy Farrah Fowler.[9] Kaley ha demostrado un gran apoyo y afecto hacia su hermana Briana, participante del concurso de canto The Voice durante su cuarta temporada, emitida en 2013, la actriz incluso fue parte del público y estuvo presente durante las presentaciones de Briana para apoyarla,[10] esta es una de las pocas situaciones en las que las hermanas se encuentran juntas.Aunque el primer proyecto de Cuoco, Yes, Norman, fue una adaptación del libro The Flight Attendant, escrito por el autor Chris Bohjalian, que se convirtió en una serie de comedia dramática del mismo nombre.Durante el rodaje en The Big Bang Theory, se destacó su relación con el actor Johnny Galecki, quien interpreta al físico experimental Leonard Hofstadter en The Big Bang Theory y con quien declaró en una entrevista, haber mantenido un romance secreto durante dos años y tener actualmente una excelente relación como amigos.Sorprendentemente tanto para su familia como para los medios, tres meses después de conocer a Ryan Sweeting, se comprometería con él.