Pempengco je doživela velik uspeh leta 2006, ko je bila izbrana za vlogo "Nore Clark" v plesnem filmu "Step Up". Film je bil komercialni uspeh, saj je po vsem svetu zaslužil več kot 114 milijonov dolarjev. Nastop Pempengcove v filmu je bil hvaljen od kritikov in nominirana je bila za nagrado MTV Movie Award za "najboljšo prebojno predstavo".
Po uspehu "Step Up" je Pempengco igral v številnih drugih filmih in televizijskih oddajah, vključno z "Bring It On:In It to Win It" (2007), "The LXD:The Legion of Extraordinary Dancers" (2008) in "Ameriške sanje" (2008). Pojavila se je tudi v videospotih za "Umbrella" Rihanne in "Disturbia" Rhianne.
Leta 2010 je Pempengco debitirala kot režiserka s kratkim filmom "The Other Side of the Mirror". Film je bil prikazan na več filmskih festivalih, vključno s filmskim festivalom Sundance in mednarodnim filmskim festivalom v Torontu.
Pempengco je poleg igralske in režiserske kariere tudi plesalka in pevka. Izdala je dva albuma, "Charice" (2008) in "Infinity" (2009). Prepotovala je tudi svet, nastopala je na koncertih in festivalih.
V zadnjih letih je Pempengco prešel na bolj spolno nevtralno podobo in ime ter se zdaj identificira kot transspolna ženska. Spregovorila je o svojih izkušnjah kot transspolna oseba in postala zagovornica pravic LGBTQ+.