À 17 ans, Bloodgood est devenue l’une des Laker Girls.
En 2005, elle a été classée n° 99 sur la liste Hot 100 du magazine Maxim’s. Elle a ensuite été classée n° 53 en 2006, n° 40 en 2007 et n° 20 en 2009.
Dans Day Break (2006-2007), elle a joué le rôle de Rita Shelten, la petite amie d’un détective qui est piégé pour meurtre et arrêté en l’espace d’une journée, mais qui se retrouve continuellement à revivre cette même journée. En 2007, Bloodgood a joué le rôle de Livia Beale dans la série télévisée américaine de science-fiction Journeyman sur NBC.
Elle a eu un rôle dans le film Street Fighter : The Legend of Chun-Li, qui est sorti en février 2009. Elle a joué le rôle de Blair Williams dans Terminator Salvation, le quatrième film de la série Terminator et a repris son rôle dans le jeu vidéo et la web-série animée préquelle, Terminator Salvation : The Machinima Series.
Au début de l’année 2009, elle a rejoint la troisième saison de la série Burn Notice dans un rôle récurrent, celui de la détective Michelle Paxson.
De 2011 à 2015, elle a incarné le Dr Anne Glass dans la série de science-fiction Falling Skies de TNT, produite par Steven Spielberg. Au Festival du film de Sundance en 2012, Bloodgood a remporté le « Prix spécial du jury » pour le jeu d’ensemble dramatique dans The Sessions aux côtés de John Hawkes, Helen Hunt et William H. Macy.
Elle fait également la voix d’Uriel l’Archange dans le jeu vidéo Darksiders.
En 2017, elle a été ajoutée comme régulière à la troisième saison du drame médical Code Black.