Дебютной ролью в большом кино стала роль в драме Джо Райта «Искупление» (2007), где Сирша сыграла девочку-подростка, будущую писательницу. За эту роль Сирша была номинирована на премию "Оскар" как лучшая актриса второго плана; также в её «багаже» есть такие награды, как «Золотой глобус» и BAFTA. В то же время она исполнила роли в кинокомедии «Я никогда не буду твоей» (2007) и фантастическом фильме «Город Эмбер: Побег» (2008).
В 2009 году Ронан сыграла главную роль в кинокартине Питера Джексона «Милые кости» — экранизации одноимённого романа писательницы Элис Сиболд. Героиня фильма, 14-летняя девочка Сюзи Сэлмон, стала жертвой маньяка, который заманил её в укромное место и жестоко убил, спрятав затем труп в сейфе. После смерти Сюзи наблюдает за судьбами близких из своего личного параллельного мира, промежуточного между миром живых и раем, куда её душе ещё только предстоит попасть.
В 2011 году Сирша сыграла главную роль в боевике Джо Райта «Ханна. Совершенное оружие».
В 2013 году Сирша исполнила главную роль Мелани Страйдер/Странницы (Анни) в экранизации одноименного романа Стефани Майер «Гостья». В том же году Сирша снялась в фильме Кевина Макдональда «Как я теперь люблю».
В 2014 году сыграла роль Агаты в фильме Уэса Андерсона «Отель "Гранд Будапешт"», который получил гран-при Берлинского кинофестиваля.