Rebecca Hall gab ihr Spielfilmdebüt mit der romantischen Komödie „Starter for 10“ (2006), die den Grundstein für eine sich rasch entwickelnde Filmkarriere legte. Es folgten Rollen in Produktionen wie „The Prestige“ (2006), „Vicky Cristina Barcelona“ (2008), „Frost/Nixon“ (2008), „Das Bildnis des Dorian Gray“ (2009) und „The Town - Stadt ohne Gnade“ (2010). Nach ihrer Hauptrolle im übernatürlichen Drama „The Awakening - Geister der Vergangenheit“ (2011) war Hall an der Seite von Alan Rickman in „Ein Versprechen - Reise in die Vergangenheit“ (2013) zu sehen. Große Anerkennung erhielt sie für ihre Darstellung in dem Independent-Psychodrama „Christine“ (2016). 2021 gab Hall ihr Spielfilm-Regiedebüt mit „Seitenwechsel“, für den sie auch das Drehbuch schrieb und in dem Tessa Thompson und Ruth Negga die Hauptrollen spielen. Als Wissenschaftlerin Ilene Andrews ist Hall Teil des Monsterverse und trat in „Godzilla vs. Kong“ (2021) sowie „Godzilla x Kong: The New Empire“ (2024) auf. Im Fernsehen war sie unter anderem in den Filmen „Einstein und Eddington“ (2008) und „Yorkshire Killer: 1974“ (2009) sowie in den Serien „Tales from the Loop“ (2020) und „The Listeners“ (2024) zu sehen. 2026 übernahm sie eine Hauptrolle in der Science-Fiction-Serie „The Beauty“, entwickelt von Ryan Murphy. Neben ihrer Arbeit vor der Kamera ist Rebecca Hall auch eine renommierte Theaterschauspielerin und steht seit den frühen 2000er-Jahren regelmäßig auf der Bühne.