A los 17 años, Bloodgood se convirtió en una de las Laker Girls.
En 2005, ocupó el puesto número 99 en la lista Hot 100 de la revista Maxim. Posteriormente ocupó el número 53 en 2006, el número 40 en 2007 y el número 20 en 2009.
En Day Break (2006-2007), interpretó a Rita Shelten, la novia de un detective que es inculpado de asesinato y arrestado en el lapso de un día, pero que continuamente se encuentra reviviendo ese mismo día. En 2007, Bloodgood interpretó a Livia Beale en la serie de televisión de ciencia ficción estadounidense Journeyman, de la NBC.
Tuvo un papel en la película Street Fighter: La leyenda de Chun-Li, que se estrenó en febrero de 2009. Protagonizó el papel de Blair Williams en Terminator Salvation, la cuarta película de la serie Terminator y repitió su papel en el videojuego y en la serie web animada precuela, Terminator Salvation: The Machinima Series.
A principios de 2009, se unió a la tercera temporada de la serie Burn Notice en un papel recurrente como la detective Michelle Paxson.
De 2011 a 2015, interpretó a la doctora Anne Glass en la serie de ciencia ficción de TNT Falling Skies producida ejecutivamente por Steven Spielberg. En el Festival de Cine de Sundance en 2012, Bloodgood ganó el «Premio Especial del Jurado» por la actuación de conjunto dramático en The Sessions junto a John Hawkes, Helen Hunt y William H. Macy.
También interpreta el papel de Uriel el Arcángel en el videojuego Darksiders.
En 2017 fue añadida como serie regular a la tercera temporada del drama médico Code Black.