Pero el reconocimiento internacional llegó al interpretar a Olive en la comedia "Little Miss Sunshine" (2006); gracias a esta película, Breslin se convierte en la cuarta actriz más joven en ser nominada a un Premio Óscar de la Academia; también obtuvo una nominación a los Premios del Sindicato de Actores en la categoría de Mejor actriz de Reparto y también a los Premios BAFTA en la misma categoría.