Scarlett Johansson começou a atuar durante a infância, depois de começar a fazer audições. Fez sua estreia profissional como atriz aos oito anos na produção off-Broadway de "Sophistry", com Ethan Hawke, no Playwrights Horizons de Nova York. Fez audições para comerciais, mas levou as rejeições tão a sério que passou a se limitar a testes para filmes. Fez sua estreia no cinema aos nove anos, como a filha do personagem de John Ritter na comédia fantástica North (1994). Após papéis menores em Just Cause (1995), como a filha dos personagens de Sean Connery e Kate Capshaw, e If Lucy Fell (1996), interpretou o papel de Amanda em Manny & Lo (1996). Sua atuação em Manny & Lo rendeu uma indicação ao Independent Spirit Award de Melhor Atriz Principal e críticas positivas, uma delas observando: "[o filme] conquista você, em grande parte pelo charme de ... Scarlett Johansson", enquanto o crítico do San Francisco Chronicle, Mick LaSalle, comentou sobre sua "aura tranquila" e escreveu: "Se ela conseguir atravessar a puberdade com essa aura intacta, poderá se tornar uma atriz importante."

Depois de aparecer em papéis menores em Fall (1997) e Home Alone 3 (1997), Johansson atraiu ampla atenção por sua atuação em The Horse Whisperer (1998), dirigido por Robert Redford, no qual interpretou Grace MacLean, uma adolescente traumatizada por um acidente de equitação. Recebeu uma indicação ao Chicago Film Critics Association Award de Atriz Mais Promissora pelo filme. Em 1999, apareceu em My Brother the Pig (1999) e no videoclipe do single "Candy", de Mandy Moore. Embora o filme não tenha sido um sucesso de bilheteria, recebeu elogios por seu papel de destaque em Ghost World (2001), creditada por "sensibilidade e talento [que] contradizem sua idade". Também apareceu no drama sombrio dos irmãos Coen, The Man Who Wasn't There (2001), ao lado de Billy Bob Thornton e Frances McDormand. Apareceu na comédia de terror Eight Legged Freaks (2002), com David Arquette e Kari Wuhrer.

Em 2003, foi indicada a dois Golden Globe Awards, um de drama (Girl with a Pearl Earring (2003)) e um de comédia (Lost in Translation (2003)), seu papel de destaque, estrelando ao lado de Bill Murray e recebendo críticas entusiasmadas e um prêmio de Melhor Atriz no Festival de Cinema de Veneza. Seus papéis no cinema incluem o aclamado filme dos irmãos Weitz, In Good Company (2004), além de estrelar ao lado de John Travolta em A Love Song for Bobby Long (2004), que lhe rendeu uma terceira indicação ao Golden Globe Award.

Desistiu de Mission: Impossible III (2006) devido a conflitos de agenda. Seu próximo papel no cinema foi em The Island (2005), ao lado de Ewan McGregor, que recebeu críticas fracas dos críticos norte-americanos. Depois disso, apareceu em Match Point (2005), de Woody Allen, e foi novamente indicada ao Golden Globe Award. Em maio de 2008, lançou seu álbum "Anywhere I Lay My Head", uma coleção de covers de Tom Waits com uma canção original. Também naquele ano, estrelou The Spirit (2008), de Frank Miller, o filme de Woody Allen Vicky Cristina Barcelona (2008), e interpretou Mary Boleyn ao lado de Natalie Portman em The Other Boleyn Girl (2008).

Desde então, apareceu como parte de um elenco coral na comédia romântica He's Just Not That Into You (2009), no filme de ação de super-heróis Iron Man 2 (2010), na comédia dramática We Bought a Zoo (2011) e estrelou como a rainha do grito original, Janet Leigh, em Hitchcock (2012). Em seguida, interpretou sua personagem, Viúva Negra, nos filmes de ação de grande sucesso The Avengers (2012), Captain America: The Winter Soldier (2014), Avengers: Age of Ultron (2015), Captain America: Civil War (2016), Avengers: Infinity War (2018), Avengers: Endgame (2019) e Black Widow (2021), e também protagonizou o thriller de ação e ficção científica Lucy (2014), um sucesso de bilheteria. Com mais de uma década de trabalho já em seu currículo, Scarlett provou ser uma das atrizes jovens mais talentosas de Hollywood. Seus outros papéis de destaque são no thriller de ação e ficção científica Ghost in the Shell (2017) e na comédia sombria Rough Night (2017).