Dunsts gjennombrudd kom som barnevampyr i , en film basert på romanen av samme navn skrevet av Anne Rice og regissert av Neil Jordan. For denne rollen ble hun nominert til Golden Globe. I filmen er en scene hvor hun, som elleveåring, kysser Brad Pitt, som på det tidspunkt var niogtyve. Hun fikk sin første hovedrolle i familiefilmen , og ble rost for sin prestasjon i Sofia Coppolas gåtefulle (1999), hvor hun ble forført av Josh Harnett. Hennes mest berømte opptreden til nå er rollen som Mary Jane Watson i filmen fra 2002, en rolle hun gjentok i oppfølgerne (2004) og Spider-Man 3 (2007).