Cartwright begynte karrièren sin som barneskuespiller, i likeens med søsteren hennes Angela Cartwright. Hun spilte i en rekke TV-serier og i filmer som f. eks. Alfred Hitchcocks (1963). I løpet av andre halvdel av 60-tallet og første halvdel av 70-tallet, jobbet hun i mindre filmproduksjoner, men fikk et nytt gjennombrudd på slutten av 70-tallet gjennom filmer som (1978; det var en nyinnspilling av filmen med samme navn fra 1956) og (1979) hvor hun spilte Lambert (hun hadde egentlig fått rollen som hovedhelten Ellen Ripley, men denne ble gitt til Sigourney Weaver). Birger Vestmo fra kalte rollefiguren hennes i denne filmen en «nevrotisk feiging». Siden da har hun dukket opp i blant annet (1983) og (1987). Hun opptrådte også i (2007), som var enda en nyinnspilling av .