Black ha actuado en Australia y Nueva Zelanda en televisión y cine. Interpretó a una mujer transgénero llamada Jill Mayhew en la serie de televisión australiana Good Guys, Bad Guys. Tuvo un papel principal en la telenovela neozelandesa City Life interpretando el papel de la abogada griega Angela Kostapas.
Black obtuvo el reconocimiento internacional por su papel en Farscape, y fue nominada a un Premio Saturn en la categoría de Mejor Actriz tanto en 2001 como en 2002, y ganó el premio en 2005. Ha aparecido en los largometrajes Queen of the Damned y Pitch Black. Tras el final de Farscape, Black apareció como Vala Mal Doran en el episodio de Stargate SG-1 «Prometheus Unbound»; su actuación fue bien recibida y se le invitó a repetir su papel en la novena temporada de la serie cuando Amanda Tapping se puso de baja por maternidad. Black regresó a la serie como miembro regular del reparto en la décima y última temporada, y también protagonizó Stargate: El Arca de la Verdad y Stargate: Continuum, películas que cerraban las líneas argumentales de la serie. Black coprotagonizó ambas series con Ben Browder.
En la serie de televisión de la NBC Life (2007), Black fue elegida para el papel secundario de Jennifer Conover para el piloto inicial. Debido al segundo embarazo de Black, el papel fue refundido y se le dio a la actriz Jennifer Siebel cuando la serie fue comprada por la cadena de televisión. La NBC aún utilizó imágenes de Black, y ninguna de Siebel, al promocionar el debut de la serie de televisión.
Popular en las convenciones de ciencia ficción, Black demostró su talento cantando y tocando la guitarra en las convenciones de Farscape, y en 2007 cantó en el álbum de debut del músico y también actor de Farscape Paul Goddard.
Black ha actuado en teatro. Interpretó a Portia en una gira del Mercader de Venecia. Ha tenido papeles en Spotlight on Women, The Picture of Dorian Gray, Loose Ends y Pick Ups para el teatro de la calle Belvoir; Little Women y The World Knot para la Ópera del Bicentenario.
Desde 2007, Black ha sido una prolífica actriz de voz de videojuegos. Ha ganado especial atención por su trabajo en las series Dragon Age y Mass Effect de BioWare. Su hijo Odin Black puso voz al hijo de su personaje de Dragon Age en Dragon Age: Inquisition. También interpretó a Chloe Frazer en la serie Uncharted.
En 2008, narró el audiolibro «Swallowing Darkness» de Laurell K. Hamilton.
En 2014 pone voz a la vendedora Tess Everis en el juego Destiny y de nuevo en 2017 para Destiny 2.
En 2014, Black también tuvo un papel de voz en off en Rick y Morty como Ma-Sha en el episodio «Rasing Gazorpasorp».
En 2016, apareció en Call of Duty: Infinite Warfare como la ingeniera Audrey «Mac» MaCallum.
