Brosnahan hizo su debut cinematográfico en la película de terror The Unborn (2009) y ha aparecido en películas como Beautiful Creatures (2013), Louder Than Bombs (2015), The Finest Hours (2016), Patriots Day (2016), Spies in Disguise.
Brosnahan interpretó su primer papel cinematográfico como Lisa en la película de terror producida por Michael Bay, The Unborn (2009) cuando aún estaba en la escuela secundaria.
[5] Después de la universidad, comenzó a obtener papeles recurrentes en series como el thriller criminal The Blacklist (2014) y en el drama médico de corta duración llamado: Black Box (2014).
[7] En 2013, protagonizó el drama político de Netflix aclamado por la crítica House of Cards con Kevin Spacey y Robin Wright .
Dicho papel le dio protagonismo a su carrera y recibió su primera nominación a los premios Primetime Emmy como Mejor Actriz Invitada en una Serie Dramática.