[9]​[10]​ Saoirse debutó en la televisión con un pequeño papel en la serie The Clinic (2003), y luego participó en Proof (2004 - 2005).

Ronan ganó reconocimiento internacional después de aparecer en Atonement (2007), dirigida por Joe Wright.

[11]​ Así se convirtió en una de las actrices más jóvenes en ser nominada a un Óscar junto a otros actores como: Tatum O'Neal, Mary Badham, Quinn Cummings, Abigail Breslin, Patty McCormack y Anna Paquin.

El mismo año, interpretó a la hija del personaje de Catherine Zeta-Jones en El último gran mago (2007).

Igualmente, le valió una nominación al Premio Irlandés de Cine y Televisión.

La película recibió críticas generalmente positivas, por la que Ronan ganó el Premio Irlandés de Cine y Televisión a la Mejor Actriz en un Papel Secundario.

[12]​[13]​ Además, la película contó con la actuación de Diane Kruger, Max Irons, Jake Abel, entre otros.

[14]​ También se le ofreció el papel de Kitty en Anna Karenina (2012), pero lo rechazó para protagonizar Byzantium (2012), del director Neil Jordan.

En ella, Ronan interpreta a Daisy, una adolescente neoyorquina que pasa un verano en Inglaterra, donde se enamora de su primo Edmond.

La película narra la historia de una madre soltera con dos hijos que es arrastrada a un submundo de fantasía oscuro y macabro, mientras que su hijo adolescente descubre una carretera secreta hacía una ciudad sumergida.

La película fue el debut en la dirección del actor Ryan Gosling y contó con la actuación de Christina Hendricks, Matt Smith, Eva Mendes, entre otros.

[21]​[22]​ En 2015, interpretó el papel principal de Eilis Lacey en la película Brooklyn, dirigida por John Crowley.

En enero de 2016, Saoirse recibió una nominación para los Premios Óscar a la mejor actriz, posteriormente obtuvo nominaciones a los Globos de Oro, los Premios BAFTA y los Premios del Sindicato de Actores, mientras que la película fue nominada para el Óscar a la Mejor Película y Mejor Guion Adaptado.

Además, protagonizó la película Lady Bird, dirigida por Greta Gerwig, por la cual recibió nuevamente una nominación a Mejor Actriz en los Premios Óscar de 2018.

Allí compartió elenco con Emma Watson, Florence Pugh, Eliza Scanlen, Timothée Chalamet, Louis Garrel, Laura Dern, Meryl Streep y Bob Odenkirk, entre otros.

La película se estrenó en diciembre de 2019 y fue un éxito tanto en taquilla como para la crítica.

La actuación de Ronan fue nuevamente alabada y le valió su cuarta nominación a los Premios Óscar como Mejor Actriz Principal.