Po studiích se Kaur přestěhovala do Bombaje a pracovala jako tisková modelka. Začala pracovat jako divadelní herečka, objevila se ve hrách jako Bagdádská svatba (2012), Vše o ženách a Rudý vrabec a spolupracovala s režiséry jako Sunil Shanbag a Manav Kaul.
Kaur se v roce 2004 představila ve dvoudílném videoklipu k písním „Tera Mera Pyar“ od Kumara Sanu a „Yeh Kya Hua“ od Shreya Ghoshal. Režie videoklipů se ujal scenárista a střihač Apurva Asrani. Natočila také televizní reklamu.
Kaur debutovala ve filmu malou rolí v anglickém filmu One Night with the King (2006), který se natáčel v Rádžasthánu. V hindštině debutovala v roce 2012 filmem Peddlers, který produkoval Anurag Kashyap. Film byl uveden na filmovém festivalu v Cannes a sklidil dobré recenze.
Kaur se dostala do povědomí veřejnosti, když se objevila v reklamě na hedvábí Cadbury.
Kaur se podruhé zúčastnila festivalu v Cannes za epistolární romantický film The Lunchbox (2013). Film měl komerční i kritický úspěch. Kaur získala nadšené recenze za ztvárnění osamělé manželky, která prostřednictvím dopisů naváže přátelství s mužem (hrál ho Irrfan Khan). Raja Sen z Rediff.com o Kauřině výkonu řekl: „Je to odzbrojujícím způsobem přirozený výkon, na který nelze zapomenout a který je těžké analyzovat, a na tomto omezeném prostoru lze pouze vyjádřit obdiv.“ Jay Weissberg z Variety ji nazval „zářivou přítomností“ a Pratim D. Gupta z The Telegraph řekl, že „Nimrat se zbavuje veškeré sentimentality, aby postavě dodala důstojnost a půvab. Tohle je jiskřivý debut.“
V roce 2014 se Kaur objevila jako agentka ISI Tasneem Qureishi ve čtvrté sérii amerického seriálu Homeland. V témže roce se zavázala, že si zahraje s Rajkummarem Raem v nepojmenovaném psychologickém dramatu, které bude režírovat Saurabh Shukla.
V roce 2016 hrála ve válečném dramatu Airlift po boku Akshaye Kumara. Film založený na civilní operaci evakuace Indů sídlících v Kuvajtu během irácko-kuvajtské války byl uveden do kin 22. ledna a sklidil převážně pozitivní ohlasy. Rajeev Masand ve své recenzi napsal: „Film působí z větší části autenticky a Nimrat Kaur do něj přímo zapadá. V prvních scénách je jen trochu neohrabaná, ale v době, kdy musí pronést sžíravý monolog během krize víry v činy svého manžela, si přijde na své.“ Film byl finančně úspěšný. V roce 2016 začala Kaur také ztvárňovat Rebeccu Yedlinovou ve druhé sérii amerického televizního seriálu Wayward Pines.
V roce 2017 si Kaur zahrála roli Shikhy Sharmy v hindském webovém seriálu Zkušební případ.
V únoru 2020 se vrátila do osmé a poslední série seriálu Homeland jako stálá hvězda seriálu.