Da Rene Russo fylte 30, bestemte hun seg for å legge modellkarrieren på hylla og begynte å studere litteratur, kristen teologi og drama. I årene som fulgte fikk hun roller ved lokale teatre i Los Angeles og ellers i California. I 1987 fikk hun sin første store TV-rolle, i den kortlivede TV-serien . I 1989 hadde hun sin første, store filmrolle i . Det store gjennombruddet kom da hun fikk rollen som internetterforskeren Lorna Cole i . Russo har fått mye skryt for at hun aldri blir utspilt av sine mer berømte mannlige motspillere. I årene som fulgte spilte Russo i flere suksessfulle filmer som , , og . På 2000-tallet var Russo relativt anonym, og spilte i fem filmer som enten er ukjente eller mindre vellykkede. I 2011 gjorde hun imidlertid comeback i storfilmen , etter seks års fravær fra skuespilleryrket.