Kaya memulai karir aktingnya pada tahun 2006 saat dia berusia 14 tahun. Dia mendapatkan peran pertamanya sebagai Effy Stonem di serial televisi Skins. Meskipun pada awalnya perannya hanya memiliki sedikit dialog, karakternya berkembang pesat pada seri kedua. Dia kemudian menjadi karakter utama pada seri ketiga dan keempat setelah pemeran diganti dengan generasi karakter baru. Ini membuat Effy menjadi salah satu dari sedikit karakter yang muncul dari seri 1 hingga seri 4. Setelah seri keempat, Kaya keluar dari serial tersebut untuk memberi jalan bagi generasi ketiga karakter. Penampilannya mendapat pujian dari kritikus, dan dia dinominasikan dua kali untuk Aktris Terbaik di TV Quick Awards, pada tahun 2009 dan 2010. Dalam episode "Fire", bagian dari musim ketujuh (dan terakhir) dari Skins, Kaya kembali memerankan peran Effy. Ini adalah dua bagian dari kehidupannya sebagai orang dewasa, yang berlangsung selama dua jam. Dia mengatakan bahwa "Fire" lebih seperti film dan dia bisa merelakan perjuangan Effy untuk berubah dari seorang remaja menjadi dewasa.
Kaya membuat debut filmnya dalam film fiksi ilmiah-thriller Moon pada tahun 2009, yang tayang perdana di Festival Film Sundance 2009 dan mendapat ulasan positif. Dalam film keduanya, Shank, yang dirilis pada 26 Maret 2010, dia berperan sebagai remaja bernama Tasha. Selain itu, dia juga muncul dalam remake Clash of the Titans pada tahun 2010 sebagai Peshet. Pada April 2010, Kaya dikonfirmasi sebagai pemeran Cathy dalam adaptasi Wuthering Heights yang disutradarai oleh Andrea Arnold. Film ini tayang perdana di Festival Film Venesia pada September 2011 dan mendapat ulasan positif. Kaya dianggap sebagai "penemuan yang mengguncang hati". Wuthering Heights juga diputar di beberapa festival film internasional lainnya, termasuk Festival Film Internasional Toronto 2011, London Film Festival, dan Festival Film Sundance 2012.
Di samping karir filmnya, Kaya juga tampil di beberapa acara televisi seperti Southcliffe (2013), The Pale Horse (2020), dan serial Netflix Spinning Out (2020). Dia menikah dengan aktor Benjamin Walker. Kaya Scodelario adalah seorang aktris yang berbakat dan sukses yang telah muncul dalam berbagai film dan acara televisi yang mendapat pujian dari para kritikus.