Naomi Watts je preboj na filmu doživela leta 2001 s trilerjem Mulholland Drive Davida Lyncha. Poleg tega je z režiserjem sodelovala še pri seriji grozljivk Rabbits in v tretji sezoni televizijske nadaljevanke Twin Peaks. Nastopila je tudi v remakeu filma King Kong Petra Jacksona, v filmu Mednarodna prevara Toma Tykwerja in v filmih, kot so Birdman ali nepričakovana odlika nevednosti, Stekleni grad in The Book of Henry.
Doslej je bila dvakrat nominirana za oskarja, in sicer za vlogi v filmih 21 gramov in Nemogoče.
