Zoe Saldana, avec sa formation de danseuse, décroche en 2000 l’un des premiers rôles de Danse ta vie de Nicholas Hytner. Agée de 22 ans, elle est remarquée pour ses capacités physiques et sa beauté singulière qui lui vaudront des rôles dans le premier film de Britney Spears, Crossroads, Pirates des Caraïbes : la malédiction du Black Pearl de Gore Verbinski, Le Terminal de Spielberg et surtout, à la fin des années 2000, le premier rôle du numérique Avatar, phénomène de société de James Cameron mettant en avant les prouesses de la technologie 3D relief, Star Trek de J.J. Abrams.
Avec Colombiana d’Olivier Megaton, Luc Besson essaie de la propulser comme vedette du cinéma d’action. Malheureusement, le succès moyen la précipite dans des seconds rôles ou des rôles grimés dans des superproductions où sa présence séduit, mais l’actrice ne parvient pas à porter des premiers rôles exigeants. On la voit ainsi dans deux Star Trek de plus, la franchise des Gardiens de la Galaxie et Avengers, ainsi qu’Avatar.
Zoe Saldana est apparue également dans Blood Ties de Guillaume Canet, Les brasiers de la colère de Scott Cooper, et Live By Night de Ben Affleck.