V roce 1982, ona hrála Ingrid Rothwell v Druh Milující, dobře-přijal Granada TV adaptace Stan Barstow tři Oběti Brown romány. Whalley hrál ve filmu No Surrender (Dumbarton Films with Film Four) scénář Alan Bleasdale, propuštěn v roce 1985, ale film nebyl úspěšný.
Whalley přišel k výtečnosti v Britské televizi jako Emma Craven v Troy Kennedy Martin Edge of Darkness (1985), pak jako zdravotní Sestra Mlýny v Dennis Potter-písemné sériové Zpívající Detektiv (1986)—oba pro Televizi BBC. V roce 1987 hrála Jackie v TV film Budete Milovat Mě Zítra; ona také hrál roli v Dobrý Otec (1985), další Kanál, 4-couval filmu.
Whalley se setkal s americkým hercem Val Kilmerem v roce 1987 při natáčení fantasy dobrodružství Willow. Po svatbě v roce 1988 se přestěhovala do Los Angeles a začala používat „Joanne Whalley-Kilmer“ jako své profesionální jméno SAG-AFTRA. Pokračovala v natáčení a natočila více filmů v Hollywoodu než ve Velké Británii. V roce 1989 hrál Whalley-Kilmer roli Christine Keelerové ve skandálu po boku hvězd Johna Hurta a Sira Iana McKellena. V roce 1991 hrála v mystery noir Shattered.
v roce 1994 byla hlavní herečkou u soudu porotou, mimo jiné se spoluhráči Armandem Assantem a Williamem Hurtem. Také v roce 1994 se stala druhou herečkou, která hrála hrdinku Gone with the Wind Scarlett O ‚ Hara, když se objevila v adaptaci pokračování románu Scarlett. Později hrála v roce 1997 ve filmu Muž, který věděl příliš málo.
po rozvodu s Kilmerem v roce 1996 si z osobních a profesních důvodů změnila příjmení zpět na Whalley. Whalley hrál titulní postavu v televizním filmu Jackie Bouvier Kennedy Onassis z roku 2000. Později spolupracovala s pop-punkovou kapelou Blink-182 a četla dopis na začátku písně „Stockholmský syndrom“. V roce 2005 se objevila jako Královna Marie I v Panenské Královny, BBC serial o životě Královny Alžběty I., který také hrál Anne-Marie Duff a Tara FitzGerald. Téhož roku natočila hru, ve které hrál i její bývalý manžel Val Kilmer. Oba však nesdíleli žádné scény společně. V roce 2006 se objevila v Life Line, dvoudílném dramatu na BBC1, kde hrála naproti Rayovi Stevensonovi.
v únoru 2008 se objevila na jevišti Billyho Roche ‚ s Poor Beast in The Rain v podání Salem k. Theatre Company v Matrix Theatre v Los Angeles v Kalifornii. Ve stejném roce, Whalley byl také pravidelným členem mini série ITV Flood s Robertem Carlylem.
V roce 2011, Whalley hrál jednu z ženských vede, Vannozzo dei Cattanei, paní Kardinál Rodrigo Borgia, budoucí Papež Alexandr VI., v Showtime historické drama Borgia. V sezóně hostovala jako princezna Sophie 4 Gossip Girl. S obsazením 44 palcové hrudi sdílela cenu za nejlepší soubor Na San Diego Film Critics Society Awards 2010. Film ji spojil s Johnem Hurtem, s nímž natočila dva předchozí filmy. V roce 2014 hrála tetu Patience v Jamaica Inn pro BBC One. V roce 2015 hrála Claudii, manželku Piláta Pontského, v Bibli pokračuje a královnu Kateřinu Aragonskou v minisérii BBC Wolf Hall.
v roce 2018 se objevila ve třetí sezóně Daredevil jako sestra Maggie.
v roce 2020 si Whalley zahrála ve filmu Eleanor Coppola láska je láska je láska. Světovou premiéru měl mít na filmovém festivalu Tribeca v dubnu 2020, festival byl ale kvůli pandemii COVIDU-19 odložen. Film je přeložen na světovou premiéru na americkém filmovém festivalu v Deauville v září.