2011年のMLBドラフト35巡目（全体1062位）でニューヨーク・メッツから指名され、プロ入り。契約後、傘下のアパラチアンリーグのルーキー級キングスポート・メッツでプロデビュー。21試合に登板して1セーブ・防御率3.51・37奪三振の成績を残した。2012年はA級サバンナ・サンドナッツでプレーし、37試合に登板して4勝5敗3セーブ・防御率2.47・41奪三振の成績を残した。2013年はA+級セントルーシー・メッツとAA級ビンガムトン・メッツでプレーし、2球団合計で50試合に登板して9勝3敗4セーブ・防御率2.61・61奪三振の成績を残した。2014年はAA級ビンガムトンとAAA級ラスベガス・フィフティワンズでプレーし、2球団合計で57試合に登板して4勝4敗16セーブ・防御率2.97・66奪三振の成績を残した。2015年はAAA級ラスベガスでプレーし、53試合に登板して5勝4敗7セーブ・防御率4.10・46奪三振の成績を残した。2016年もAAA級ラスベガスでプレーし、56試合に登板して5勝3敗5セーブ・防御率4.80・54奪三振の成績を残した。2017年も開幕からAAA級ラスベガスでプレーしていたが、6月22日にメジャー契約を結んでアクティブ・ロースター入りした。6月25日のサンフランシスコ・ジャイアンツ戦でメジャーデビュー。この年メジャーでは28試合に登板して2勝0敗・防御率3.74・27奪三振の成績を残した。2018年1月18日にエイドリアン・ゴンザレスの加入に伴ってDFAとなった。
趣味・特技は、映画鑑賞・ピアノ・ダンス・クラシック・バレエ。母の影響からクラシック音楽が好きで、4歳からクラシック・バレエを、小学1年生からピアノを習っていた。所属事務所の先輩である有村架純、戸田恵梨香に続き、NHK連続テレビ小説への出演を目標に掲げる。
小学校時代はクラシック・バレエ漬けの日々を過ごし、劇団四季のミュージカルに魅せられてミュージカル女優に憧れ、小学4年生から6年生までNEWSエンターテインメントに所属して子役として舞台を中心に活動した。初舞台は2011年7月『真夏の夜の夢〜LOVE2011』。中学進学を機に、学業に専念するため一旦芸能活動を休止した。バレエ漬けだった山口が見に行った劇団四季のミュージカルに魅了を受けて、中学進学後も演技のことが忘れられない様子を見かねた母がオーディション情報誌『De☆View』の読者限定誌上オーディション「Push!」に応募し、合格。数社の芸能事務所から声をかけられたが、目標の女優である有村架純や当時はまっていたドラマ『ハガネの女』主演の吉瀬美智子が所属するフラームに所属して2014年より本格的に芸能活動を開始した。同年7月にオーディションを経て『昼顔〜平日午後3時の恋人たち〜』に出演してテレビドラマデビューし、吉瀬との親子役で共演を果たした。続いて『聖女』で広末涼子演じる主人公の中高生時代役を演じ、『アイムホーム』でオーディションを経て木村拓哉演じる主人公の娘役に起用されて注目を集めた。2015年のドラマ『コウノドリ』では中学2年生の妊婦役を演じて話題を呼び、2016年には15歳で映画『相棒 -劇場版IV-』のヒロインに起用された。2015年公開の映画『くちびるに歌を』では、合唱部員役で出演した7名で期間限定ユニットの「Lips!」を結成し、ポニーキャニオンより配信限定シングル「壁ドン 〜拝啓、勇気を出せない君へ〜（アカペラver.）」をリリースした。2019年4月より祖父と同じ大学に進学して芸術を学び、学業と芸能活動を両立。5月公開の『僕に、会いたかった』でヒロイン役を演じる。
2013年1月、ヒルトンは「パラダイス・ホテル」デンマーク版の4つのエピソードに出演。この出演に対して彼女には30万ドルが支払われたと報道されている。叔母カイル・リチャーズ、キム・リチャーズが主演する「The Real Housewives of Beverly Hills」（ドラマ「デスパレートな妻たち」風のリアリティ番組）の2つのエピソードに出演。4月、ヒルトンはコロンビアのボゴタにパリス・ヒルトン・ストアの44店舗目をオープンさせた。5月、リル・ウェイン、クリスティーナ・ミリアン、ニッキー・ミナージュと共演したリッチ・ギャングの曲「タップアウト」のミュージック・ビデオが公開された。同月、ヒルトンがキャッシュ・マネー・レコードと契約し、レッドワン、スヌープ・ドッグ、フロー・ライダーを客演に迎えた曲を含むセカンドアルバムを発表する予定であると報じられた。彼女は「ローリング・ストーン」に語った。「私は非常に多くの才能ある素晴らしい人たちと一緒にアルバムを作っている。もっと多くの音楽を共有するのを待ちきれない」。ヒルトン、リンジー・ローハン、オーランド・ブルームなどの有名人の家から金品を盗んだ10代の悪名高い窃盗グループを題材にしたソフィア・コッポラの映画「ブリングリング」にカメオ出演した。映画出演に加えて、彼女は撮影の為に2週間、コッポラに家を貸した。ハリウッド・リポーターとのインタビューでコッポラは、コッポラがヒルトンの誕生日パーティに行った際に彼女の家を気に入ったと語った。「これは映画のなかに入れなければならないと思った。それはとても独創的で、再現するのは難しいだろう。パリス・ワールドのような家」。8月中にヒルトンはイビザのナイトクラブアムネシアで毎週開催される「Foam and Diamonds」パーティのDJを務めた。批評家や観客からの肯定的な反応は、2014年までの契約更新に繋がった。10月に、リル・ウェインが客演した2枚目のアルバムからの曲「グッド・タイム」を発表。ビルボードのダンス/エレクトロニックソングチャートで初登場18位。2枚目のシングル「カム・アライブ」は2014年7月に発売された。2015年4月、「シンプル・ライフ」にも登場した愛犬ティンカーベルが14歳で死亡したと報告した。5月には、2枚目のアルバムからの3枚目のシングル「ハイ・オフ・マイ・ラブ」が発売された。同曲はビルボードのダンスクラブソングチャートで最高3位を記録。2016年1月、DJポエットとのコラボレーション曲「クレイジー」がオンライン上に流出した。