Elokuvat:
* Kedtoa heiluttava käsi (1992) - hahmona Emily Mott
* Sisäinen kauneus (2012) - nuorena naisena
* Kaliforniaatio (2011) - hahmona Daisy
* Viimeinen keino (2015) - Zoe
* Naapuri ikkunassa (2021) - hahmona Megan
* Estate (2022) - hahmona Macey
* Näkymätön (2023) - Lucyna
Televisio:
* Nin sanottu elämäni (1994-1995) - nimellä Grace
* Käytäntö (1997-2004) - Jenna
* Gilmore Girls (2000-2007) - mustalaisena
* Nanny (1993-1999) - Maggie Sheffieldinä
* Twilight Zone (2002) - hahmona Sarah
* Sankarit (2006-2010) - hahmona Claire Bennet
* Twin Peaks (2017) - Shelly Johnsonina
* Amerikkalainen kotiäiti (2016-2021) - hahmona Katie Otto
* OA (2016-2019) - Jessenä
* Hyvä lääkäri (2017-tähden) - Dr. Carly Leverina
* Viimeinen laiva (2014-2018) - tohtori Rachel Scottina
* Laki ja järjestys:Uhrien erityisyksikkö (2000-tähden) - eri rooleina
* CSI:Miami (2002-2012) - eri rooleina
* Talo (2004-2012) - eri rooleina
* Greyn anatomia (2005-nykyään) - eri rooleina
Tämä ei ole tyhjentävä luettelo, mutta se edustaa joitain hänen merkittävimmistä ja suosituimmista teoksistaan. Madeline Zima on jatkanut johdonmukaista työskentelyä elokuvien ja television parissa esitellen monipuolista näyttelijäkykyään.