1999 yılında Watson'ın oyunculuk yaşamı J. K. Rowling'in aynı adı taşıyan kitabından uyarlanan Harry Potter ve Felsefe Taşı filmiyle başlamıştır. Oyuncu yönetmenleri için Harry Potter rolü ve Potter'ın iki arkadaşı Hermione Granger ve Ron Weasley yardımcı rolleri çok önemliydi. Oyuncu ajansları Watson'ı Oxford tiyatro hocası sayesinde buldular ve kendine olan güveninden dolayı ondan oldukça etkilendiler. Sekiz ses sınavının ardından yapımcı David Heyman Watson, Daniel Radcliffe ve Rupert Grint'in sırasıyla Hermione Granger, Harry Potter ve Ron Weasley rollerini kaptığını söyledi. Rowling ilk deneme çekiminden itibaren Watson'ı desteklediğini belirtmiştir.
2001 yılına gelindiğinde Watson'ın sahneye ilk çıkışı Harry Potter ve Felsefe Taşı filminin vizyona girmesiyle olmuştur. Film ilk gün gelirleri ve ilk hafta sonu gelirleri rekorlarını kırmış ve 2001 yılının en fazla gelir elde eden filmi olmuştur. Eleştirmenler filmdeki üç ana oyuncuyu övmüş, çoğunlukla Watson'ın performansını ayrıca takdir etmişlerdir. The Daily Telegraph gazetesi performansının "takdire şayan" olduğunu belirtmiştir. Watson Felsefe Taşı'ndaki performansıyla içinde Genç Aktris Ödülü'de olan 5 ödül kazanmıştır.
Potter filmlerinin üç yıldızı Daniel Radcliffe, Emma Watson ve Rupert Grint'ın el ve ayak izleri, 2007Bir yıl sonra serinin ikinci filmi Harry Potter ve Sırlar Odası ile tekrar kamera karşına geçti. Filmle ilgili olarak birbirinden farklı yorumlar yapıldıysa da eleştirmenler oyuncuların performansları hakkında olumluydu. The Times gazetesi yönetmen Chris Columbus'u Watson'un fazlasıyla popüler olan karakterini yeterince kullanmadığı için eleştirirken Los Angeles Times gazetesi iki film arasında geçen süreçte Watson ve arkadaşlarının olgunlaştığını yazdı. Watson performansıyla Alman Die Welt dergisinin düzenlediği Otto ödüllerine En İyi Kadın Aktris(gümüş) ödülü almıştır. 2004 yılına gelindiğinde Harry Potter ve Azkaban Tutsağı vizyona girmiştir. Watson iddalı Hermione rolünü beğendiğini, oynağı rolün "karizmatik" ve "oynanması fanstastik bir rol" oluğunu söylemiştir. Eleştirmenler Radcliffe'e odun damgası vurup oyunculuk yeteneğinden ümidi kestilerse de Watson'ı övmeye devam etmişlerdir; The New York Times gazetesi etkili performansını "Çok şükür Radcliffe'ın uysallığı, Watson'un sivri uçlu sabırsızlığı ile dengeleniyor" yorumunda bulunmuştur. "Harry gelişen sihirbazlık becerileriyle hava atabilir fakat Hermione Draco'nun burnuna attığı büyüsüz yumrukla büyük alkışı hakkediyor. 2008 Ocak itibariyle Azkaban Tutsağı en az gelir elde edilen Harry Potter filmi olmasına rağmen Watson için en başarılı filmiydi; bu filmle iki Otto ödülü ve Total Film dergisinin düzenledimiş olduğu törende Yılın Çocuk Performansı ödülünü almıştır.
2005 yılında Harry Potter ve Ateş Kadehi filminin vizyona girmesi Watson ve Potter filmleri için yeni bir kilometre taşı olmuştur. Eleştirmenler Watson ve genç yıldız rol arkadaşlarının artan olgunluklarını övdü; The New York Times performansını "dokunaklı bir şekilde ciddiyet" olarak belirtti. Watson için, filmin tabiatının büyük kısmı üç ana karakterin arasındaki gerilimi olgunluğuyla yatıştırmasıdır. "Ben bütün tartışmaları sevdim. Onların tartışmalarının çok gerçekçi olduğunu düşünüyorum." demiştir. Ateş Kadehi 'yle birlikte Otto ödülleri (bornz) ödülüde dahil 3 ödül kazanmıştır. Bir yıl sonra Teen Vogue dergisinin kapağına çıkan en genç kişi olmuştur. 2006 yılında kendini The Queen's Handbag'de bulmuş ve Kraliçe Elizabeth'in 80. yaş günü için özel Harry Potter mini bölümünde oynamıştır.
5. film Harry Potter ve Zümrüdüanka Yoldaşlığı dünya çapında rekor kırarak ilk haftasında 333 milyon dolar gelir elde etmiştir. Watson İngiltere'de düzenlenen Ulusal Film Ödülleri'nde En İyi Kadın Performansı ödülünü almıştır. Watson ünü serinin filmleriyle devam etti ve 9 Temmuz 2007'de Watson ve Harry Potter'ın yıldızları Daniel Radcliffe ve Rupert Grint Hollywood'un Grauman'ın Çin Tiyatrosu önüne el ve ayak izlerini bıraktılar.
Watson, 15 Temmuz 2009'da gösterime giren Harry Potter serisinin 6. filmi olan Harry Potter ve Melez Prens (film) ile yine övgü dolu eleştiriler almıştır. Los Angeles Times kendisinin oyununu "İngiliz aktörlüğü açısından kapsamlı bir rehber olarak tanımlarken, Washington Post ise "bu onun şu ana kadarki en büyüleyici performansıydı" şeklinde bir yorumda bulunmuştur .
Harry Potter dışındaki rolleri
Watson'ın Potter filmleri dışında rol aldığı ilk film 2007 yılı yapımı TV filmi olan Ballet Shoes 'dur. Pauline Fossil rolünü canlandırmıştır. Proje için "Harry Potter (ve Zümrüdüanka Yoldaşlığı) 'a dönmek için kararsız kaldım fakat Ballet Shoes'a direnemedim. Gerçekten sevdim." demiştir. Aynı isimli Noel Streatfeild'in romanının uyarlanan BBC adaptasyonu olan filmde Watson hikâyede yer alan üç kız kardeşin en büyüğüdür. Yönetmen Sandra Goldbacher "Emma, Pauline için mükemmeldi... Bir piercingi var, onun sahip olduğu narin hava ona baktıkça sizin ona bakıp dalmanıza sebep olur." yorumunda bulundu. Watson sarı saçıları rol gereği ağartılmıştır. Ballet Shoes Birleşik Krallık'ta yılbaşı tatilinde yayınlandı ve filmi 5.2 milyon izleyici izledi. Film eleştirilerin geneliden zayıf notlar aldı ve The Times filmi " az duygusal yatırımla veya büyü veya dramatik momentum ilerlemekte" olarak tanımlamıştır. Yine de filmdeki performansı genellikle övüldü; The Daily Telegraph film için "Kesinlikle iyi yapılmış mıydı, hiç yoktan değil mi çünkü o bu günlerde ne kadar iyi çocuk aktörlerden biri olduğunu doğruladı" yazdı.
Watson 2008 Aralığında gösterime giren animasyon filmi The Tale of Despereaux'da seslendirme yapmıştır. Filmde sesiyle Prenses Pea karakterini canlandırdı.
2008 Haziranında Chanel moda şirketi ile 3 milyon dolarlık reklam anlaşması imzalamıştır.Chanel şirketinin sahip olduğu Coco Mademoiselle parfümlerinin Keira Knightley'nın yerini alarak yeni yüzü olmuştur.
Gelecek planları
Harry Potter filmlerinin son iki filminde oynamayacağı söylentilerine rağmen, Watson 2007 Mart'ında çekimine başlanan 6. filmde yer aldı. Karar vermekte zorlandığını çünkü 4 yıldır canlandırdığı karakterin hayatı boyunca üzerinde baskın olcağını söylemiş fakat sonunda "Artı yönleri, eksi yönlerinden ağır bastı" diyerek katılmaya karar vermiştir. Serinin altıncı filmi Harry Potter ve Melez Prens 2007 yılında çekimlere başlandı. Daniel Radcliffe ve Rupert Grint gelecekteki filmlerde oynamayı taahhüt etmelerine rağmen Watson geleceği hakkında kararsızdır. 2006 yılında Newsweek dergisine konuşan oyuncu "Daniel ve Rupert emin gibi gözüküyor... Rolümü seviyorum fakat diğer birçok şeyi yapmayı da seviyorum." demiştir.
Emma Alloy.com 'un gelecekte hangi tür bir rolde oynamasını sorduğunda "Shakespeare’in bir oyununda oynamak isterdim. Sahnede olmak isterdim. Denemeyi çok isterim, aslında güzel de şarkı söylerim. Bu yüzden bu yeteneğimi de kullanabileceğim bir filmde rol almak isterdim. Bilmiyorum her şeye açığım!" cevabını vermiştir.
Kişisel hayatı
Watson Melez Prens GalasındaWatson boşanan ailesinin yeni eşleri ve çocuklarıyla geniş bir ailede büyüdü. Babasının Nina ve Lucy isimli ikizleri ve kendinden 4 yaş küçük Toby isimli çocuğu vardır. Annesinin yeni eşinden iki çocuğu vardır (Emma'nın üvey kardeşleri) ve düzenli olarak onlarla kalmaktadır.Kardeşi Alexander iki Harry Potter filmlerinde gözüktü ve BBC yapımı Ballet Shoes 'da üvey kardeşleri Pauline Fossil karakterinin gençliği rolünü canlandırmıştır.
Annesi ve kardeşiyle Oxford'a taşınan Emma 2003 yılına kadar The Dragon School 'da okumuş daha sonra Headington School 'a geçmiştir. Film setleri sürerken Watson ve akranları günde 5 saatten fazla özel ders aldı filme konsantre olmasına rağmen eğitimine başrılı bir şekilde devam etmiştir. 2006 Haziranında General Certificate of Secondary Education(Liseyi bitirme sınavları) sınavına girmiş ve 10 dersten 8'inden A* ve 2'sinden A notunu almıştır.
Watson Harry Potter serisinden 10 milyon sterlinden fazla kazanmıştır, böyle bir parayı yapacağı hiçbir işte kazanamayacağını kabul etmektedir. Filmlerden kazandığı parayı ailesine vermiş ve üniversite masrafları için bankaya koymuş. Ancak okulu bitirdiği zaman tam manasıyla aktris olmaya başlayacağını belirten Watson " İnsanlar neden istemediğimi anlamıyorlar.. fakat okul hayatı arkadaşlarımın arasında olmak beni koruyor. Bu benim gerçek hayatta olmamı sağlıyor" demiştir. Çalışırken olumlu olmaya çalıştığını belirtip ailesinin ve meslektaşlarının mutlu bir deneyim için ona yardım ettiklerini söylemiştir. Watson Harry Potter serilenin yıldızları Daniel Radcliffe ve Rupert Grint ile çok eğlendiğini aralarında kardeşlik bağı olduğunu söylemiştir.
Dans etmek, şarkı söylemek, çim hokeyi, tenis, resim çizmek, balık tutmak, ve WTT'ye bağışta bulunmak ilgi alanları arasındadır. Kendisini "birazcık feminist"olarak tanımlayan Watson'ın hayran olduğu oyuncular Johnny Depp ve Julia Roberts'tır.