Swoją karierę aktorską zaczynała jeszcze jako nastolatka w Valley Youth Theatre – regionalnym teatrze – w którym zagrała swoją pierwszą rolę w „The Wind in the Willows”. Jako 15-latka przeprowadziła się do Los Angeles i zaczęła chodzić na filmowe castingi. Jej znakiem rozpoznawczym stał się charakterystyczny, niski, ochrypły głos.
Emma Stone zadebiutowała na ekranie w serialu „The New Partridge Family”. Grała też w „Zombieland”, „Magia w blasku księżyca”, „Duchy moich byłych", „Nieracjonalny mężczyzna” oraz „Papierowy bohater”. Przełomem okazała się rola w filmie „Łatwa dziewczyna” – to dzięki niej otrzymała nominację do Złotego Globu, Złotego Popcornu i Teen Choice Awards. Kolejnym sukcesem była rola w komedii romantycznej „Kocha, lubi, szanuje” u boku Julianne Moore i Ryana Goslinga i - oczywiście - w wielokrotnie nagradzanym „La la land”.