Su debut como actriz se produjo en 2002, interpretando a Summer Hathaway en la película musical School of Rock.

Se dio a conocer en 2003 por su actuación como Megan Parker en la serie original de Nickelodeon, Drake & Josh.

A los tres años de edad, Miranda fue descubierta por un agente mientras cantaba y bailaba en el restaurante Sabor local del L.A.

;[7]​ el agente se sorprendió con su talento contratándola para hacer anuncios comerciales y de productos.

[8]​ Su primer comercial fue para las cadenas de comida rápida Burger King y McDonald's, respectivamente.

Más tarde, en 2003, fue invitada a participar en la película School of Rock, protagonizada por Jack Black y Joan Cusack, interpretando al personaje Summer Hathaway.

Al año siguiente, nuevamente en el cine, Miranda participó en la película Keeping Up with the Steins con el papel de Karen Sussman.

[17]​[18]​[19]​ En cuanto a su carrera musical, firmó con la compañía discográfica, Columbia Records en 2008 y en ese mismo año se lanzó la banda sonora homónima de iCarly, donde Cosgrove interpretó cuatro canciones.

[28]​ El álbum debutó en el octavo lugar del Billboard 200 con más de 38,000 copias vendidas en su primera semana.

También fueron lanzados los promocionales para «BAM» y «Disgusting», que alcanzaron buenas posiciones en las listas norteamericanas.

[31]​[32]​ Ese mismo año, Cosgrove asistió al documental 7 Secretos,[33]​ una miniserie de Nickelodeon, en el cual algunas estrellas del canal hablan sobre sus más íntimos secretos, y se presentó también en la serie de drama, The Good Wife transmitida por la cadena CBS.

[43]​ Para promocionar sus álbumes, Cosgrove realizó una gira llamada Dancing Crazy Tour, pero fue cancelada debido a un accidente con el autobús donde viajaba Miranda y su banda en agosto de 2011.

[44]​ En enero del año siguiente, se distribuyó la segunda banda sonora de iCarly, titulada iSoundtrack II, alcanzando la posición 157 en el Billboard 200.

Nos dijeron que la última temporada iba a ser en cualquier momento, pero siempre terminaban escribiendo más episodios.

[51]​ y Liars (A-E), además de Despicable Me 2 en el que ella interpretará nuevamente a Margo.

Además, Miranda es una portavoz nacional de la Light the Night Walk (Alumbra la Caminata Nocturna), una organización que educa a la gente sobre el cáncer y la leucemia.

[66]​[67]​ Por sus actos filantrópicos, Miranda recibió el premio al Mejor Modelo individual en la era digital durante el evento 7th Annual Common Sense Media, realizado en Nueva York en abril de 2011.