Aunque sin duda el papel que la lanzó a la fama fue el de Penny en la exitosa serie ‘The big bang theory’ donde interpreta a la camarera y aspirante a actriz. El personaje, vecina de los físicos Sheldon Cooper (Jim Parsons) y Leonard Hofstadter (Johnny Galecki), cambia radicalmente la vida de éstos debido al interés amoroso que despierta en Leonard.
El 29 de octubre de 2014, recibió su estrella en el Paseo de la fama de Hollywood en una ceremonia con sus compañeros. Es la estrella N°2.532 en tener una estrella en el Paseo de la fama de Hollywood.