Η Άλμπα ήθελε να παίξει από πέντε ετών. Πήρε το πρώτο της μάθημα υποκριτικής σε ηλικία δώδεκα ετών. Ένας ατζέντης υποκριτικής την υπέγραψε εννέα μήνες αργότερα. Η πρώτη της κινηματογραφική δουλειά ήταν ένας μικρός ρόλος στην ταινία Camp Nowhere του 1994. Αρχικά, προσλήφθηκε μόνο για δύο εβδομάδες, αλλά τελικά δούλεψε για δύο μήνες, επειδή μια άλλη ηθοποιός εγκατέλειψε.
Η Alba πρωταγωνίστησε σε δύο τηλεοπτικές διαφημίσεις εθνικής εμβέλειας όταν ήταν παιδί. Το ένα ήταν για τη Nintendo και το άλλο για την J.C. Penney. Έπαιξε την Jessica σε τρία επεισόδια της κωμικής σειράς του Nickelodeon The Secret World of Alex Mack. Στη συνέχεια η Άλμπα ήταν η Μάγια στην τηλεοπτική σειρά Flipper. Η μητέρα της ήταν ναυαγοσώστρια και είχε μάθει στην Τζέσικα να κολυμπάει πριν μπορέσει να περπατήσει. Είναι πιστοποιημένη δύτρια.
Το 1998, έπαιξε στο Brooklyn South, σε δύο επεισόδια του Beverly Hills, 90210 και σε ένα επεισόδιο του The Love Boat: The Next Wave. Αφού η Άλμπα αποφοίτησε από το λύκειο, σπούδασε υποκριτική με τον William H. Macy και τη σύζυγό του, Felicity Huffman, στο Atlantic Theater Company.
Έγινε πιο γνωστή στο Χόλιγουντ το 1999, αφού έπαιξε στη ρομαντική κωμωδία Never Been Kissed της Ντρου Μπάριμορ και ως πρωταγωνίστρια στην κωμωδία τρόμου Idle Hands του 1999. Επιλέχθηκε από μια ομάδα 1.200 ηθοποιών για το ρόλο του γενετικά τροποποιημένου στρατιώτη, στην τηλεοπτική σειρά επιστημονικής φαντασίας του FOX Dark Angel. Η σειρά έτρεξε για δύο σεζόν από το 2000 έως το 2002. Η Άλμπα ήταν υποψήφια για Χρυσή Σφαίρα για τη δουλειά της σε αυτή τη σειρά. Όταν εκπαιδεύτηκε για να παίξει στο Dark Angel, η Άλμπα έπρεπε να γυμνάζεται πολύ και λιμοκτονούσε. Η ίδια δήλωσε: "Πολλά κορίτσια έχουν διατροφικές διαταραχές και το ίδιο έκανα κι εγώ. Είχα εμμονή με αυτό". Είχε επίσης ιδεοψυχαναγκαστική διαταραχή και κρίσεις πανικού. Είπε ότι μαγειρεύει για τον εαυτό της από την ηλικία των δώδεκα ετών για να μην παχύνει όπως τα μέλη της οικογένειάς της.
Μερικοί από τους πιο διάσημους κινηματογραφικούς ρόλους της Alba είναι ως χορεύτρια στο Sin City και ως η Sue Storm, η αόρατη γυναίκα των κόμικς της Marvel, στο Fantastic Four. Έπαιξε επίσης στο Into the Blue το 2005 και στο Good Luck Chuck λίγα χρόνια αργότερα. Το 2008, η Άλμπα έπαιξε τον πρώτο της ρόλο σε ταινία τρόμου στο The Eye, ένα ριμέικ του πρωτότυπου στο Χονγκ Κονγκ. Τον Φεβρουάριο, φιλοξένησε μια τελετή της Ακαδημίας Κινηματογραφικών Τεχνών και Επιστημών. Αργότερα μέσα στη χρονιά, πρωταγωνίστησε στην ταινία The Love Guru.
Το 2010, η Alba εμφανίστηκε σε πέντε ταινίες, μεταξύ των οποίων οι Little Fockers και The Killer Inside Me. Την επόμενη χρονιά εμφανίστηκε στην ταινία Spy Kids 4, μια συνέχεια του Spy Kids.