I 2005 fikk Pettyfer sin profesjonelle skuespillerdebut etter at han avsluttet sin modellkarriere og opptrådte i den britiske TV-produksjonen av , der han spilte hovedrollen som «Tom Brown». Han fikk positive kritikker for rollen. I juni 2005 fikk han sin til i dag mest framtredende rolle, som MI6s tenåringsspion «Alex Rider» i filmen , basert på romanen av Anthony Horowitz. Han var én av 500 som var på audition til rollen. Pettyfer valgte å opptre i framfor den kommende filmen , siden skulle spilles inn i England og på Isle of Man, mens skulle spilles inn i Tsjekkia, og Pettyfer har flyskrekk. hadde premiere den 21. juli 2006 i Storbritannia, og den 13. oktober 2006 i Norge.