[6]​ Phoebe Tonkin ha participado en obras de teatro como Shakespeare, A Midsummer Night's Dream, Antigone, White Crane y Venetian Twins.

En 2006, Phoebe Tonkin fue elegida para interpretar a Cleo Sertori en la serie de televisión australiana H2O: Just Add Water.

[7]​ Tonkin compartió créditos con Claire Holt, Cariba Heine, Angus McLaren e Indiana Evans.

[9]​ En 2010, encarnó a Adrian Hallun en la aclamada serie de televisión australiana Home and Away.

Ese mismo año, apareció como invitada en la serie de televisión Packed to the Rafters, interpretando a Lexi.

En ese mismo año, hizo su debut cinematográfico protagonizando la película australiana Tomorrow, When the War Began, donde interpretó a Fiona Maxwell.

En 2019, Phoebe Tonkin escribió y dirigió su primer cortometraje, titulado Furlough, que se proyectó en todo el mundo en festivales de cine en 2020.

Phoebe Tonkin ha aparecido en varios anuncios que incluyen Vauxhall Motors y anteriormente firmó con Chic Management.

En el año 2011, Phoebe Tonkin apareció en el video musical de Miles Fisher "Don't Let Go".