Op 17-jarige leeftijd werd Bloodgood een van de Laker Girls.
In 2005 stond ze op nummer 99 van de Hot 100-lijst van Maxim’s magazine. Daarna stond ze op nummer 53 in 2006, nummer 40 in 2007 en nummer 20 in 2009.
In Day Break (2006-2007) vertolkte ze Rita Shelten, de vriendin van een detective die er in een dag tijd wordt ingeluisd voor moord en gearresteerd wordt, maar die dag steeds opnieuw beleeft. In 2007 speelde Bloodgood de hoofdrol als Livia Beale in de Amerikaanse science-fiction televisieserie Journeyman op NBC.
Ze had een rol in de film Street Fighter: The Legend of Chun-Li, die in februari 2009 in première ging. Ze speelde de hoofdrol als Blair Williams in Terminator Salvation, de vierde film in de Terminator-serie en herhaalde haar rol in het videospel en de geanimeerde prequel webserie, Terminator Salvation: The Machinima Series.
In het begin van 2009, sloot ze zich aan bij het derde seizoen van de show Burn Notice in een terugkerende rol als Detective Michelle Paxson.
Van 2011 tot 2015, portretteerde ze Dr. Anne Glass in TNT’s science fiction serie Falling Skies executive geproduceerd door Steven Spielberg. Op het Sundance Film Festival in 2012 won Bloodgood de “Special Jury Prize” voor dramatisch ensemble acteren in The Sessions samen met John Hawkes, Helen Hunt, en William H. Macy.
Ze voice-acteert ook de rol van Uriel de Aartsengel in het videospel Darksiders.
In 2017 werd ze toegevoegd als een serie regular aan het derde seizoen van het medische drama Code Black.