Filmi:
* Stotnik Amerika:Prvi maščevalec (2011) kot Peggy Carter
* Stotnik Amerika:Zimski vojak (2014) kot Peggy Carter
* Avengers:Age of Ultron (2015) kot Peggy Carter
* Avengers:Endgame (2019) kot Peggy Carter
* Vojvodinja (2008) kot Lady Elizabeth Foster
* Brideshead Revisited (2008) kot Julia Flyte
* Konec sveta (2013) kot Sam
* UPOGNJENO (2018) kot Anna
* Človek, ki je izumil božič (2017) kot Catherine Dickens
* Christopher Robin (2018) kot Evelyn Robin
* Misija:Nemogoče – Izpad (2018) kot agent 11
* Rebecca (2020) kot gospa de Winter
* Električno življenje Louisa Waina (2021) kot Emily Richardson
* Raven šefa (2021) kot polkovnik Carlsen
* Črna vdova (2021) kot Peggy Carter
Televizija:
* Merlinove pustolovščine (2008) kot Lady Vivian
* Zapornik (2009) kot številka 30
* Vrni udarec (2010) kot narednica Rachel Dalton
* Stebri Zemlje (2010) kot Aliena
* Agent Carter (2015-2016) kot Peggy Carter
* Howards End (2017) kot Margaret Schlegel
* Obsodba (2016) kot Hayes Morrison
* The Pursuit of Love (2021) kot Fanny Logan
* Ženska v hiši čez cesto od dekleta na oknu (2022) kot Anna
* Kačja kraljica (2022) kot Catherine de Medici
* Misija:Nemogoče - Dead Reckoning Part One (2023) kot agent 11
Prihajajoči projekti:
* Misija:Nemogoče - Dead Reckoning, drugi del (2024) kot agent 11
* Pokop (2023) kot Carolyn
Ta seznam ni izčrpen in obstajajo tudi drugi projekti, pri katerih je Hayley Atwell sodelovala v svoji karieri.