Spencer ‘ s første store filmrolle var å spille Rebecca «Becca» Tyree på ABC såpe opera Alle Mine Barn fra 3 juni, 1999, April 10, 2001. Hun har senere spilt i Livet-Tv opprinnelige serien Angela ‘ s Øyne, som ble avlyst på desember 1, 2006. I de følgende årene, begynte hun å spille gjesteroller på flere tv-serier, blant annet CSI: Crime Scene Investigation, How i Met Your Mother, Privat Praksis og Slottet.,

Spencer spilte rollen som en blogging entusiast i Twix reklame, og portrettert gå Glipp Farrell, en kjærlighet interesse av Don Draper, på AMC Gale Menn i 2009. I begynnelsen av 2011, hun fikk hovedrollen på ABC drama pilot Nåde av Krista Vernoff. Spencer hadde tidligere spilt tittelen karakter i en annen Krista Vernoff drama pilot, Innføre Lennie Rose, i 2005. Spencer dukket opp i en fast rolle som Dr., Erin Jameson på TNT-serien Hawthorne i 2010, og siden 2011 har hatt en fast rolle som Dana «Scottie» Scott, Gabriel Macht karakter gamle rival, på USA Network juridisk drama Passer.

Spencer på 73rd Årlige Peabody Awards

Spencer har dukket opp i flere filmer, blant annet I Min Søvn (2010), Cowboys & Aliens (2011), Dette Betyr Krig (2012), og Chasing Mavericks (2012), og hun spilte hovedrollen i The Haunting in Connecticut 2: Ghosts of Georgia (2013)., Hun dukket opp i fantasy-eventyr filmen Oz den Store og Mektige, regissert av Sam Raimi, i 2013.

Fra 2013-2017, Spencer spilte som Amantha Holden i Sundance Channel original drama-serien Rette. Hun ble nominert til Critics’ Choice Tv-pris for Beste mannlige Skuespiller i et Drama-Serien og Satellitt-Prisen for Beste kvinnelige Skuespiller – Drama Series for sin prestasjon i serien.,

Spencer spilte hovedrollen i indie, drama En Vakker Nå, skrevet av Daniela Amavia, om en lidenskapelig danser som finner seg selv vurderer en ekstrem handling når hun kommer til et veiskille i livet hennes. Hun ble nominert til en Madrid Internasjonale Film Festival Award for Beste kvinnelige Skuespiller for sin rolle i filmen. I 2014, Spencer dukket opp på motsatt side Jason Bateman i komedie-drama film Dette Er Hvor jeg Forlater Deg, et ensemble komedie regissert av Shawn Levy, og spilte sammen med John Travolta og Christopher Plummer i kriminalitet thriller De Forfalsker.,

I oktober 2014, Spencer ble kastet av den andre sesongen av HBO kriminalitet drama-serien, Ekte Detektiv.

I 2016, Spencer ble kastet som leder karakter Lucy Preston i NBC-serien Tidløs, hvor hun spiller en historie professor sendt på tidsreiser oppdrag til forskjellige epoker i et forsøk på å hindre andre fra å forstyrre USA-relaterte timestream. En gjennomgang av serien i Utvalg kalt Spencer «prodigiously talentfulle» og at hun spilte «en karakter som store personlighetstrekk er «smart» og » modige.,'» En gjennomgang av Deadline Hollywood sa at showet var en sløsing av Spencer ‘ s talenter. New York Times skrev at «Abigail Spencer er god som Lucy, den modige historiker som er vis er hovedpersonen.»Tidløs ble fornyet av NBC Mai 12, 2017. Nettverket hadde kansellert serien dager tidligere, men snudde avgjørelse. Serien ble avsluttet etter to sesonger.