拜莉·麦迪逊2006年迎来了自己的大屏幕处女作，她出演了由约翰·特拉沃塔和萨尔玛·海耶克主演的电影《芳心谋杀案》 。2007年拜莉·麦迪逊出演了电影《仙境之桥》，该片改编自出生于中国的美国女作家凯瑟琳所撰写的同名畅销魔幻冒险儿童小说，她在片中出演了男主角的妹妹 。她还出演了电视电影《暑假的最后一天》，凭借此片她在2008年获得青年艺术家奖电视电影或迷你剧最佳女配角奖 。她在这一年还客串了连续剧《豪斯医生》并因为在本剧里的表演，在2008年获得青年艺术家奖电视剧最佳客串年轻女主角的提名 。她还在电影《挽救自己》里扮演一位失去母亲后跟随姑姑来到大城市生活的阿米什小女孩 。 2008年拜莉·麦迪逊出演了由艾丽·范宁主演的电影《菲比梦游奇境》 ；2009年拜莉·麦迪逊被挑中出演翻拍自丹麦影片的《兄弟》，在电影中出演托比·马奎尔和娜塔莉·波曼的女儿 。因此片拜莉·麦迪逊获得了广播电影评论协会奖和土星奖最佳年轻女演员的提名 。2010年拜莉·麦迪逊出演了电影《我的无形符号》并因为本部影片获得了青年艺术家奖故事片最佳年轻女演员（十岁以下组）的提名 。 2011年拜莉·麦迪逊出演了恐怖片《别害怕黑暗》，在电影中扮演男主角的女儿莎莉 ，她因为此片获得了电锯奖最佳女演员的提名；同年她还出演了电影《随波逐流》并因此片获得青年艺术家奖故事片最佳年轻女主角的提名 ；2012年她出演了二十世纪福斯出品的家庭喜剧《家长指导》，在片中和比利·克里斯托和贝特·米德勒演出对手戏 。2013年她出演了由玛琳·阿克曼主演的美剧《花瓶妻》，在剧中扮演14岁女儿的拜莉 。