Coba jelasin 2000–2009: Kejayaan dari Jessica Alba dalam bahasa melayu dong

Kejayaan terbesarnya hadir apabila penulis dan pengarah James Cameron memilih Alba dari kumpulan 1,200 calon untuk peranan ahli perang super kejuruteraan genetik, Max Guevara, menerusi siri televisyen cereka sains Fox Dark Angel. Dicipta oleh Cameron, siri ini dibintangi oleh Alba, dan berltahan selama dua musim sehingga tahun 2002, memperoleh pujian kritisnya serta pencalonan Anugerah Golden Globe. Alba kemudiannya mengakui menderitai anoreksia sewaktu penglibatannya dalam Dark Angel.

Alba telah diterima di dalam budaya masyhur. Beliau menerima Anugerah Pilihan Remaja untuk "Choice Actress" dan Anugerah Saturn untuk Pelakon Wanita Terbaik untuk peranannya dalam Dark Angel. Pada 2006, Alba menerima MTV Movie Award untuk  "Sexiest Performance" untuk Sin City. Lakonan beliau juga mencetuskan kritikan, bagaimanapun, beliau dicalonkan di Razzie Award for Worst Actress pada 2005 untuk persembahannya dalam filem Fantastic Four dan Into the Blue. Beliau dicalonkan untuk anugerah sama bagi tiga filemnya pada 2007, Awake, Good Luck Chuck, dan Fantastic Four: Rise of the Silver Surfer.

Peranan filem Alba termasuk pencinta koreografer bercita-cita dalam Honey, penari eksotik Nancy Callahan dalam Sin City, dan sebagai watak Marvel Comics Sue Storm, Invisible Woman, dalam filem Fantastic Four and dan kesinambungannya. Beliau juga membintangi filem Into the Blue (2005) dan Good Luck Chuck (2007). Alba mengacarakan Anugerah Filem MTV 2006 dan mempersembahkan sketsa mengejek filem King Kong, Mission: Impossible III, dan The Da Vinci Code. Pada Februari 2008, beliau mengacarakan Academy of Motion Picture Arts and Sciences' Science and Technical Awards. Alba telah diwakili oleh ejen bakat Patrick Whitesell dan Brad Cafarelli.

Pada 2008, Alba membintangi filem seram The Eye, pembikinan semula daripada filem asal Hong Kong. Filem ini dikeluarkan pada 1 Februari 2008. Biarpun filem ini tidak diterima oleh pengkritik, Persembahan Alba sendiri menerima pujian. Beliau memenangi Teen Choice for Choice Movie Actress: Horror/Thriller dan pencalonan Razzie Award for Worst Actress. Juga pada 2008, Alba berlakon bersama Mike Myers dan Justin Timberlake di dalam filem The Love Guru. Alba telah dicalonkan untuk Razzie Award for Worst Actress.

Pada lewat 2008, Alba menandatangani untuk membintangi filem An Invisible Sign of My Own. Filem ini memuktamadkan penggambarannya pada November 2008. Ia dipertontonkan di Festival Filem Antarabangsa Hamptons dan dikeluarkan pada Mei 2011.