Films :
* La main qui berce le berceau (1992) - comme Emily Mott
* La beauté intérieure (2012) - en tant que jeune femme
* Californie (2011) - comme Daisy
* Le dernier recours (2015) - comme Zoé
* Le voisin à la fenêtre (2021) - comme Megan
* Le Domaine (2022) - comme Macey
* L'Invisible (2023) - comme Lucy
Télévision :
* Ma soi-disant vie (1994-1995) - comme Grâce
* La pratique (1997-2004) - comme Jenna
* Gilmore Girls (2000-2007) - comme Gypsy
* La nounou (1993-1999) - comme Maggie Sheffield
* La zone crépusculaire (2002) - comme Sarah
* Héros (2006-2010) - comme Claire Bennet
* Pics jumeaux (2017) - comme Shelly Johnson
* Femme au foyer américaine (2016-2021) - comme Katie Otto
* L'OA (2016-2019) - comme Jesse
* Le Bon Docteur (2017-présent) - en tant que Dr Carly Lever
* Le dernier navire (2014-2018) - comme Dr Rachel Scott
* La loi et l'ordre :Unité spéciale des victimes (2000-présent) - dans divers rôles
* CSI :Miami (2002-2012) - dans divers rôles
* Maison (2004-2012) - dans divers rôles
* Grey's Anatomy (2005-présent) - dans divers rôles
Il ne s'agit pas d'une liste exhaustive, mais elle représente certaines de ses œuvres les plus remarquables et les plus populaires. Madeline Zima a continué à travailler régulièrement au cinéma et à la télévision, mettant en valeur son talent d'actrice polyvalente.