Black a joué en Australie et en Nouvelle-Zélande à la télévision et au cinéma. Elle a incarné une femme transgenre nommée Jill Mayhew dans la série télévisée australienne Good Guys, Bad Guys. Elle a tenu un rôle principal dans le feuilleton néo-zélandais City Life en jouant le rôle de l’avocate grecque Angela Kostapas.
Black a acquis une reconnaissance internationale pour son rôle dans Farscape, et a été nominée pour un Saturn Award dans la catégorie meilleure actrice en 2001 et 2002, et a remporté le prix en 2005. Elle est apparue dans les longs métrages Queen of the Damned et Pitch Black. Après la fin de Farscape, Black a joué le rôle de Vala Mal Doran dans l’épisode « Prometheus Unbound » de Stargate SG-1 ; sa performance a été bien accueillie et elle a été invitée à reprendre son rôle dans la neuvième saison de la série lorsque la régulière Amanda Tapping est partie en congé de maternité. Black est revenue dans la série en tant que membre régulier du casting pour la dixième et dernière saison, et a également joué dans Stargate : The Ark of Truth et Stargate : Continuum, des films qui concluent l’histoire de la série. Black a partagé la vedette avec Ben Browder dans les deux séries.
Dans la série télévisée Life (2007) de NBC, Black a joué le rôle secondaire de Jennifer Conover pour le pilote initial. En raison de la deuxième grossesse de Black, le rôle a été refondu et le rôle a été donné à l’actrice Jennifer Siebel lorsque la série a été achetée par la chaîne de télévision. NBC a toujours utilisé des séquences de Black, et aucune de Siebel, lors de la promotion des débuts de la série télévisée.
Populaire dans les conventions de science-fiction, Black a montré ses talents de chanteuse et de guitariste lors des conventions Farscape, et en 2007 a chanté sur le premier album du musicien et acteur de Farscape Paul Goddard.
Black s’est produite au théâtre. Elle a joué Portia dans une tournée du Marchand de Venise. Elle a tenu des rôles dans Spotlight on Women, The Picture of Dorian Gray, Loose Ends et Pick Ups pour le Belvoir street theatre ; Little Women et The World Knot pour le Bicentennial Opera.
Depuis 2007, Black est une actrice de voix de jeux vidéo prolifique. Elle s’est particulièrement fait remarquer pour son travail dans les séries Dragon Age et Mass Effect de BioWare. Son fils Odin Black a incarné le fils de son personnage de Dragon Age dans Dragon Age : Inquisition. Elle a également joué Chloe Frazer dans la série Uncharted.
En 2008, elle a fait la narration du livre audio « Swallowing Darkness » de Laurell K. Hamilton.
En 2014, elle fait la voix de la vendeuse Tess Everis dans le jeu Destiny et à nouveau en 2017 pour Destiny 2.
En 2014, Black a également eu un rôle de voix off dans Rick et Morty en tant que Ma-Sha dans l’épisode « Rasing Gazorpasorp ».
En 2016, elle apparaît dans Call of Duty : Infinite Warfare en tant qu’ingénieure Audrey « Mac » MaCallum.