Eva ilk filmi The Dreamers’da (Bernardo Bertolucci filmi, 2003) rol alana dek tiyatroda oyunculuk yapar. Green gerçek bir sarışındır ancak ergenlik döneminden itibaren saçlarını siyaha boyatır. Eva küçüklüğünde Isabelle Adjani’den etkilenerek oyuncu olmaya karar verir. Eva on yedi yaşındayken Londra’da bulunan Webber Douglas Drama Sanatı Okulu’nda on haftalık bir eğitim görür. Ardından New York’taki Tisch Sanat Okulu’da eğitimine devam eder ve Paris’e geri dönerek tiyatro oyunlarında rol almaya başlar. Jalousie en Trois Fax adlı oyundaki performansı ile Les Molieres ödülüne aday olur.

Yönetmen Bernardo Bertolucci, Eva Green’i 2002 yılında keşfeder ve ona The Dreamers adlı filmde rol teklif eder. Green filmde yer alan çıplak sahneler sebebiyle oldukça eleştirilir. Hatta filmdeki bir dakikalık bir sahnenin Amerika’da sansüre uğraması sebebiyle oldukça şaşırdığını söyler. 2004 yılında Arsene Lupin filminde rol alır. Bir Ridley Scott filmi Kingdom of Heaven’da da rol alır (2005).

Sonraki filmleri; Casino Royale (bu filmdeki rolüyle Entertainment Weekly tarafından tüm zamanların en iyi dördüncü Bond Kız’ı seçilir ve filmdeki oyunculuk performansı ile Bafta ve Empire ödülleri kazanır.), His Dark Materials: The Golden Compass(2007), Franklyn.

Oyunculuk kariyerinin yanısıra Green; Breil, Emporio Armani, Lancome, Heineken ve Christian Dior’un "Midnight Poison" adlı parfümü için modellik yapar.

Eva Green Paris’te yaşamayı Hollywood’a tercih ettiğini söyler. 2007 yılının başlarında Kingdom of Heaven’ın oyuncularından Martin Csokas ile flört eden Eva, tembel olduğunu ve hiç spor yapmadığını söyler. Green boş zamanlarında piyano çalmaktan ve klasik müzik, film müzikleri dinlemekten hoşlanmaktadır.