Setelah pengakuan awal atas perannya sebagai Buffy Davis di Family Affair (2002-2003) dan sebagai Marissa Electricidad / Ice Princess dalam film The Adventures of Sharkboy and Lavagirl (2005), Pieterse memainkan peran-peran kecil dalam berbagai film dan serial lainnya. Ia kemudian menjadi terkenal berkat perannya dalam Pretty Little Liars. Setelah suksesnya Pretty Little Liars, Pieterse membintangi film-film seperti Geek Charming (2011) dari Disney Channel, komedi remaja G.B.F (2013), film indie Burning Bodhi (2015), film drama Coin Heist (2017) & The Honor List (2018), dan film thriller psikologis The Image of You (2024).[4][5][6]
