2000-2011Rediger
Stanchfield begyndte sin karriere i teaterverdenen og fik sin tv-debut i et afsnit af CBS-krimi-serien Diagnosis: Murder i 2000. Hun optrådte senere i en række tv-serier, herunder dramaerne Angel, Monk, American Dreams, Strong Medicine, Without a Trace, Nip/Tuck, Bones, Cold Case og The Mentalist, samt sitcoms That ’80s Show, It’s All Relative og How I Met Your Mother. I spillefilm havde hun den kvindelige hovedrolle over for Josh Duhamel i 2004-adaptionen af Oscar Wildes The Picture of Dorian Gray (2004), og hun spillede med som Nathan Fillions hustru i komediedramaet Waitress (2007). Senere har hun medvirket i en række uafhængige film.
Fra 2006 til 2007 var Stanchfield fast medvirkende i CBS’ post-apokalyptiske dramaserie Jericho i rollen som April Green. I 2007 spillede hun Amelia Joffe (som erstatning for Annie Wersching i to uger i maj) i ABC-dagssæbeoperaen General Hospital. Senere fik hun en tilbagevendende rolle som Helen Bishop i Mad Men, hvor hun medvirkede i fem episoder. Hun spillede også Shannon Gibbs, Mark Harmon’s figurs første kone, i CBS-proceduralprogrammet NCIS, hvor hun medvirkede i syv afsnit fra 2006 til 2015. Stanchfield gæsteoptrådte også som Meredith, titelpersonens første ekskone, i ABC-komedie-dramaserien Castle i 2009 og i 2013.
2012-nutidRediger
I marts 2011 castede Shonda Rhimes Stanchfield i sin politiske dramaserie Scandal. Før Scandal havde Stanchfield en gæsteplads i Shonda Rhimes’ Private Practice i 2008. Serien havde premiere på ABC den 5. april 2012. Hun spiller rollen som Abby Whelan, efterforskeren i hovedpersonens firma, og senere pressechef i Det Hvide Hus. Serien kørte i syv sæsoner og 124 episoder og sluttede i 2018. I 2017 instruerede hun alle seks afsnit af Gladiator Wanted, en webserie, der debuterede forud for premieren på sjette sæson og har Guillermo Diaz som Huck, Katie Lowes som Quinn, Cornelius Smith Jr. som Marcus og George Newbern som Charlie. I 2018 instruerede hun et afsnit af den sidste sæson med titlen “The Noise”.
I løbet af sine Scandal-år medvirkede Stanchfield i en række film som medspiller. Hun medvirkede i krimi-gyserthrilleren Carnage Park (2016), der havde premiere på Sundance Film Festival, og hun spillede med over for Raza Jaffrey og Stana Katic i The Rendezvous (2017). Hun spillede sammen med Emily Bett Rickards og Meaghan Rath i mysterie-gyserfilmen The Clinic. I 2018 blev hun castet som en af hovedpersonens mor i dramaet Justine. Hun spillede også hovedpersonens mor i romancedramafilmen Stargirl fra 2020 instrueret af Julia Hart.
Den 30. januar 2019 blev det annonceret, at Stanchfield var blevet castet i den faste rolle som Nina Locke i Netflix’ overnaturlige dramaserie Locke & Key. Den første sæson havde premiere den 7. februar 2020 til positive anmeldelser fra kritikerne.