את פרסומה הטלוויזיוני הראשון קיבלה בסדרת הטלוויזיה "טרה", שם שיחקה את דמותה של קייט גרגסון בין 2009–2011.
ב-2010 שיחקה בסרטו של נוח באומבאך "גרינברג". באותה שנה שיחקה בסרט "האקסים של החברה שלי" שהפך לסרט קאלט. באותה שנה שיחקה תפקיד דרמטי בסרט המתח "רמברנדט", עליו זכתה לשבחים.
ב-2013 קיבלה קריירת המשחק שלה תפנית כאשר כיכבה בסרט "בית זמני" (אנ'), וזכתה לביקורות מהללות על תפקידה, והחלה להיחשב שחקנית איכותית. באותה שנה שיחקה בסרט העצמאי "לחיות את הרגע", ובסרט "דון ג'ון" שביים ג'וזף גורדון-לוויט.
בשנת 2013 לרסון החלה לצאת עם הזמר אלכס גרינוולד, סולן להקת הרוק Phantom Planet, והם היו מאורסים משנת 2016 עד ל-2019. ב-10 בינואר 2019, דווח כי הזוג ביטל את אירוסיהם. הם התגוררו יחד בשכונת הוליווד הילס בלוס אנג'לס.
לרסון מסתייגת לגבי חייה האישיים ומסרבת לענות בראיונות על שאלות שגורמות לה אי־נוחות. על רצונה להיות פרטית, היא אמרה שהיא חוששת שישפטו אותה על הפגמים שלה ושהפרטיות מאפשרת לה לשחק במגוון רחב של תפקידים.
לרסון שומרת על נוכחות פעילה במדיה החברתית ומשתמשת בה כפלטפורמה לשיתוף דעות ופוסטים שהיא כותבת בעצמה. בשנת 2020 היא הקימה ערוץ יוטיוב משלה. היא הוכתרה על ידי פורבס ברשימת 30Under30 לשנת 2016 והוכתרה על ידי מגזין People ברשימת האנשים היפים לשנת 2016 ושוב בשנת 2019. בשנת 2018, היא הוכתרה בין השחקנים האמריקאים הטובים ביותר מתחת לגיל 30 על ידי IndieWire. בשנת 2019, מוזיאון מאדאם טוסו בניו יורק חשף פסל שעווה של לרסון בתור קפטן מארוול, ובאותה שנה, מגזין "טיים" כינה אותה כאחת מ-100 האנשים המשפיעים ביותר בעולם. בשנת 2021, לארסון וחברתה הטובה, עמיתתה השחקנית ג'סי אניס, השיקו את הפודקאסט Learning Lots, ש"מטרתו לקיים שיחות מעוררות סביב תרבות הפופ, נושאים מגמתיים וכמה מהשאלות העמוקות של החיים".