В 2002 году Фэннинг снялась в трех кинокартинах. Самой успешной в этом году по мнению критиков стала ее роль в фантастическом телесериале Похищенные (англ. Taken). Не смотря на то, что ее героиня Элли Киз была представлена только голосом, Дакота получила уже вторую в карьере награду от Young Artist Awards, на этот раз в категории "Best Performance in a TV Movie, Mini-Series or Special – Leading Young Actress". Помимо этого, она была номинирована на премию Saturn Awards как "Best Supporting Actress in a Television Series".
В сказочном фильме 2003 года Кот (англ. The Cat in the Hat ) юная актриса сыграла ведущую роль девочки Салли. За что получила номинацию на Young Artist Awards в категории "Best Performance in a Feature Film – Leading Young Actress".
Номинациями и призами были отмечены ее роли в фильмах Гнев (англ. Man on Fire,2004), Девять жизней (англ. Nine Lives,2005) и Мечтатель (англ. Dreamer, 2005). А за ведущую роль — роль Эмили в триллере 2005 года Игра в прятки (англ. Hide and Seek) Фэннинг удостоилась награды MTV Movie Awards в категории "Best Frightened Performance".
В том же 2005 году состоялась премьера фантастического триллера Стивена Спилберга Война миров (англ. War of the Worlds). В нем в качестве экранного отца Дакоты снялся Том Круз. Фильм получил три номинации на Оскар, а Фэннинг заработала награду Saturn Awards за "Best Performance by a Younger Actor", а также премию Broadcast Film Critics Association как "Best Young Actress".
В 2006 году за роль в комедии Паутина Шарлотты (англ. Charlotte’s Web) юная актриса получила несколько наград и номинаций. Так же пятью наградами и номинациями была отмечена ее главная роль в драме Тайная жизнь пчёл (англ.The Secret Life of Bees) в 2008 году.
Дакота исполнила роль Джейн из клана Вольтури в саге о вампирах в трех частях, начиная с Сумерки. Сага. Новолуние (англ.The Twilight Saga: New Moon), за что получила номинацию на премию Teen Choice Awards.
Другими запоминающимися киноработами в карьере молодой актрисы стали главные роли в фильмах Очень хорошие девочки (англ. Very Good Girls) в 2013 году, Эффи (англ. Effie Gray) в 2014, Преисподняя (англ. Brimstone) в 2016.
В драме Пожалуйста, приготовьтесь (англ. Please Stand By) , вышедшей на экраны в 2017 году, Фэннинг сыграла девушку-аутиста Венди.
В драматическом телесериале 2018 года Алиенист (англ. The Alienist) Дакота исполнила роль женщины-полицейского, за что была номинирована на премию Saturn Awards как "Best Supporting Actress on Television".
Не смотря на занятость на съемочной площадке, актриса периодически принимает приглашения по участию в закрытых мероприятиях.
