ชลีน วูดลีย์ เป็นที่รู้จักดีจากการแสดงที่ได้รับรางวัลคู่กับจอร์จ คลูนีย์ ในภาพยนตร์ที่เข้าชิงรางวัล Academy Award® เรื่อง The Descendants จากผู้เขียน/ผู้กำกับฯ อเล็กซานเดอร์ เพย์น ท่ามกลางรางวัลมากมายของเธอ เธอได้รับรางวัล Independent Spirit Award เมื่อปี 2012 สาขานักแสดงสมทบหญิงยอดเยี่ยม, National Board of Review Award สาขานักแสดงสมทบหญิงยอดเยี่ยม, เข้าชิงรางวัล Golden Globe® และ Critics Choice
เมื่อปีที่แล้ววูดลีย์แสดงในภาพยนตร์ที่ได้รับคำชมจากนักวิจารณ์ เรื่อง The Spectacular Now นำแสดงโดย ไมเลส เทลเลอร์ เพื่อนร่วมแสดงที่ร่วมรับรางวัล Special Jury Prize for Dramatic Acting ในงาน Sundance Film Festival เมื่อเดือนมกราคม 2013 และวูดลีย์ได้รับการเสนอชื่อเข้าชิงรางวัล Gotham Independent Spirit Award สาขานักแสดงนำหญิงยอดเยี่ยม
ภาพยนตร์เรื่องใหม่ของเธอ Divergent สร้างขึ้นจากนิยายขายดี ฉายเมื่อเดือนมีนาคม ผลงานเร็วๆ นี้ของเธอ ได้แก่ White Bird in a Blizzard ของผู้กำกับฯ เกร็ก อาราคี
วูดลีย์เริ่มทำงานเมื่ออายุ 5 ขวบตอนที่ตัวแทนเห็นศักยภาพของเธอ และจับเธอมาแสดงโฆษณา เธอมีผลงานตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา เธอแสดงโฆษณาจากนั้นได้แสดงผลงานทางทีวีครั้งแรกในปี 1999 ทาง MOW เรื่อง "Replacing Dad" โดยมีแมรี่ แม็คดอนเนล ผู้เข้าชิงรางวัล Oscar สองครั้งมาร่วมแสดงด้วย ผลงานเรื่องอื่น ได้แก่ การรับบทแสดงนำในซีรี่ส์ยอดนิยมทาง ABC Family เรื่อง “The Secret Life of the American Teenager” เป็นเวลา 5 ปี รับบทนำในภาพยนตร์ยอดนิยมของ WB เรื่อง “Felicity: An American Girl Adventure” ที่ผลิตโดยอีเลน โกลด์มิธ-โธมัส และ จูเลีย โรเบิร์ตส และกลับมารับบทแสดงในเรื่อง “Crossing Jordan” (ในบทจิล เฮนเนสซี่ตอนสาว), “The O.C.” และ “Jack & Bobby” เธอยังรับบทนำคู่กับแอน-มาร์เกร็ต และ แมทธิว แซทเทิล ในภาพยนตร์ทางทีวีเรื่อง “A Place Called Home”