Par la suite, elle se voit choisie pour incarner Erica Albright dans The Social Network, un film retraçant les débuts de Facebook, et accède à la célébrité lorsqu'elle obtient le rôle principal de la série Millénium. Adapté du roman noir écrit par le Suédois Stig Larsson, le premier volet de la série, Les Hommes qui n'aimaient pas les femmes, s'impose comme un véritable succès à la fois commercial et critique. Aux côtés de l'ex-James Bond Daniel Craig, Rooney Mara se voit nominée pour l'Oscar et le Golden Globe de la Meilleure actrice en 2011.
Depuis, Rooney Mara croule sous les propositions. En 2013, elle joue dans Effets Secondaires, un thriller de Steven Soderbergh, puis dans Les Amants du Texas avec Casey Affleck.
En 2014, elle revient dans Her de Spike Jonze, puis tourne dans Trash de Stephen Daldry ou encore dans Carol de Todd Haynes. Ce dernier est sélectionné en compétition officielle au Festival de Cannes et offre à Rooney mara un prix d'interprétation. L'actrice reçoit également une nomination à l'Oscar de la Meilleure actrice dans un second rôle.
En marge de sa carrière, Rooney Mara consacre beaucoup de son temps à Faces of Kibera, une association caritative qu'elle a fondée à la fin des années 2000. Cette dernière vise à fournir logement, nourriture et soins médicaux aux orphelins de Kibera, un bidonville de Nairobi, au Kenya.
Filmographie :
2005 : Urban Legend 3
2008 : Dream Boy
2009 : Dare
2009 : The Winning Season
2009 : Friends (With Benefits)
2009 : Tanner Hall
2010 : Be Bad !
2010 : Freddy
2011 : The Social Network
2012 : Millénium : Les Hommes qui n'aimaient pas les femmes
2013 : Effets secondaires
2013 : Her
2013 : Les Amants du Texas
2014 : Trash
2015 : Carol
2015 : Pan
2016 : Weightless
Télévision :
2006 : New York, unité spéciale
2007 : Women's Murder Club
2008 : The Cleaner
2009 : Urgences
Récompenses :
Festival de Cannes 2015 : Prix d'interprétation féminine pour Carol