Tandis que Jaime King fait ses armes dans le mannequinat, elle obtient son premier rôle au cinéma en 2001 dans Lone star state of mind aux côtés de Joshua Jackson. La même année, elle est à l'affiche du film Pearl Harbor, où elle côtoie Ben Affleck, Josh Hartnett et Kate Beckinsale. Son interprètation de l'infirmière Betty va véritablement la révèler au grand public.

Elle partage ensuite l'affiche avec Chow Yun-Fat, dans le film d'action de Paul Hunter, Le Gardien du manuscrit sacré. Après une brève apparition dans la série américaine Newport Beach, elle tient l'un des rôles principaux de la comédie potache F.B.I. Fausses Blondes Infiltrées, des frères Wayans. En 2005, Jaime King prête ses traits à la prostituée Goldie et donne la réplique à Mickey Rourke dans le film à succès Sin City, de Robert Rodriguez.

Les années suivantes, l'actrice enchaîne les rôles, mais le succès n'est pas au rendez-vous. Il faudra attendre 2008 pour la retrouver à l'écran : elle rejoint les sulfureuses Eva Mendes et Scarlett Johansson au casting du film visionnaire The Spirit de Frank Miller. Frank Miller qui la dirige de nouveau sur le film Sin City 2, aux côtés de Clive Owen et Jessica Alba.