La carrière d'actrice de Kristen commence à l'âge de huit ans, après qu'un agent a vu sa performance au spectacle de Noël de son école primaire. Le premier rôle de Kristen est un rôle court et sans réplique dans une production de Disney Channel TV, The Thirteenth Year. Elle apparaît par la suite dans le film indépendant The Safety of Objects, où elle joue la fille garçon manqué d'une mère célibataire (Patricia Clarkson) qui a des problèmes. Kristen joue alors dans Panic Room (2003) aux côtés de Jodie Foster ; elle incarne la fille sombre et diabétique d'une mère divorcée (Jodie Foster). Alors que le film reçoit des critiques mitigées, Kristen reçoit des critiques positives pour son rôle et obtient même une nomination aux Young Artist Awards.

Après le succès de Panic Room, Kristen joue dans le thriller La Gorge du diable le rôle de la fille des personnages de Dennis Quaid et de Sharon Stone ; le film échoue au box-office. Son premier rôle de vedette suit, dans le film d'action et de comédie Les Petits Braqueurs, aux côtés de Max Thieriot et Corbin Bleu. Kristen joue aussi le rôle de Lila dans le thriller L'Autre Rive. À ce jour, le rôle de Kristen le plus applaudi par les critiques[réf. nécessaire] est peut-être celui dans le film Speak (2004), basé sur le roman de Laurie Halse Anderson. Alors âgée de treize ans, Kristen y joue une jeune fille violée qui doit faire face au choc émotionnel consécutif à cette agression. Elle reçoit de grands éloges pour sa remarquable interprétation, même si elle n'a, dans ce rôle, que peu de répliques. Grâce à ce rôle, elle fait la publicité contre le viol, pour l'association Security On Campus. Elle a rencontré lors du tournage Michael Angarano, qui devient alors son compagnon durant plusieurs années. Ils finiront finalement par se séparer en 2009.

En 2005, Kristen apparaît dans le film fantastique d'aventure Zathura : une aventure spatiale, jouant le rôle de Lisa - une grande sœur irresponsable, dont les deux petits frères