Al año siguiente, apareció en la película dirigida por Quentin Tarantino, Once Upon a Time in Hollywood.Su pasión por la interpretación comenzó después de participar en una audición para aparecer como extra en una película independiente que se rodaba en su ciudad.Sweeney comenzó su carrera como personaje episódico en diversas series de televisión como 90210, Criminal Minds, Grey's Anatomy y Pretty Little Liars.[8] Para prepararse el papel, la actriz leyó sobre casos de chicas que experimentan autolesiones y enfermedades mentales.[11] En 2019 dio un vuelco en su carrera cuando consiguió un papel protagónico en la serie de HBO, Euphoria, como Cassie Howard, compartiendo pantalla con actrices como Zendaya, Barbie Ferreira y Hunter Schafer.[17] Por su interpretación, obtuvo otra nominación para los Primetime Emmy Awards, esta vez en la categoría mejor actriz de reparto en una miniserie.[25] En 2024 tuvo un papel destacado en la película del Universo Spider-Man de Sony, Madame Web como Julia Carpenter, que se estrenó en cines en febrero.