Após os seus estudos, Kaur mudou-se para Mumbai e trabalhou como modelo de impressão. Ela começou a trabalhar como atriz de teatro aparecendo em peças como Baghdad Wedding (2012), All About Women e Red Sparrow, trabalhando com diretores como Sunil Shanbag e Manav Kaul.
Kaur foi lançada em um vídeo musical em duas partes para as músicas “Tera Mera Pyar” de Kumar Sanu e “Yeh Kya Hua” de Shreya Ghoshal em 2004. Os vídeos foram dirigidos pelo escritor-editor Apurva Asrani. Ela também fez anúncios na TV.
Kaur fez sua estréia no cinema com um pequeno papel em um filme inglês, One Night with the King (2006), que foi filmado em Rajasthan. Sua estréia no cinema Hindi veio com Peddlers em 2012, produzido por Anurag Kashyap. O filme foi exibido no Festival de Cannes para boas críticas.
Kaur chegou ao público quando ela apareceu num comercial da Cadbury Silk.
Kaur esteve no Festival de Cannes pela segunda vez para o filme romântico epistolar The Lunchbox (2013). O filme foi um sucesso comercial e crítico. Kaur recebeu críticas de rave por seu retrato de uma esposa solitária que começa uma amizade com um homem (interpretado por Irrfan Khan) através de cartas. Raja Sen, do Rediff.com, falou sobre a performance de Kaur: “É uma performance desarmantemente natural que é impossível de esquecer e difícil de analisar, e neste espaço limitado pode-se apenas expressar admiração.” Jay Weissberg da Variety chamou-a de “presença radiante” e Pratim D. Gupta do The Telegraph disse que “Nimrat tira todo o sentimentalismo para atribuir dignidade e graça ao personagem”. Esta é uma estreia brilhante”
Em 2014, Kaur apareceu como agente do ISI Tasneem Qureishi na quarta temporada da série de TV americana Homeland. No mesmo ano, ela se comprometeu a estrelar com Rajkummar Rao num drama psicológico sem título a ser dirigido por Saurabh Shukla.
Em 2016, ela atuou no drama de guerra Airlift, ao lado de Akshay Kumar. Baseado na operação civil de evacuação dos índios baseados no Kuwait durante a guerra Iraque-Kuwait, o filme foi lançado no dia 22 de Janeiro para críticas maioritariamente positivas. Rajeev Masand na sua crítica escreveu: “Na sua maior parte, o filme parece autêntico, e Nimrat Kaur mistura-se bem”. Um pouco constrangedora nas primeiras cenas, ela entra em cena quando tem de entregar um monólogo mordaz durante uma crise de fé sobre as ações de seu marido”. O filme foi um sucesso financeiro. Kaur também começou a retratar Rebecca Yedlin na segunda temporada da série de televisão americana Wayward Pines em 2016.
Em 2017, Kaur estrelou como Shikha Sharma na série web Hindi The Test Case.
Ela voltou para a oitava e última temporada da Homeland como uma série regular em fevereiro de 2020.