La vârsta de 17 ani, Bloodgood a devenit una dintre Laker Girls.
În 2005, ea s-a clasat pe locul 99 în lista Hot 100 a revistei Maxim. Ulterior, s-a clasat pe locul 53 în 2006, pe locul 40 în 2007 și pe locul 20 în 2009.
În Day Break (2006-2007), a interpretat-o pe Rita Shelten, iubita unui detectiv căruia i se înscenează o crimă și este arestat în decurs de o zi, dar care se trezește continuu retrăind aceeași zi. În 2007, Bloodgood a jucat rolul Liviei Beale în serialul de televiziune american de science-fiction Journeyman de pe NBC.
A avut un rol în filmul Street Fighter: The Legend of Chun-Li, care a avut premiera în februarie 2009. A jucat rolul lui Blair Williams în Terminator Salvation, al patrulea film din seria Terminator și și-a reluat rolul în jocul video și în serialul web animat prequel, Terminator Salvation: The Machinima Series.
La începutul anului 2009, s-a alăturat celui de-al treilea sezon al serialului Burn Notice într-un rol recurent ca detectiv Michelle Paxson.
Din 2011 până în 2015, a interpretat-o pe Dr. Anne Glass în serialul științifico-fantastic al TNT, Falling Skies, produs de Steven Spielberg. La Festivalul de film Sundance din 2012, Bloodgood a câștigat „Premiul special al juriului” pentru interpretare dramatică de ansamblu în filmul The Sessions, alături de John Hawkes, Helen Hunt și William H. Macy.
De asemenea, ea dă voce rolului Uriel Arhanghelul în jocul video Darksiders.
În 2017 a fost adăugată ca personaj regulat în cel de-al treilea sezon al serialului medical dramatic Code Black.
.