Tuż po zakończeniu produkcji filmu Cosgrove dowiedziała się, że jej pilot do serialu Dana Schneidera został odebrany. Otrzymała swoją pierwszą główną rolę w serialu Drake & Josh. Grała Megan Parker, młodszą siostrę tytułowych bohaterów. Serial zadebiutował w Stanach Zjednoczonych 11 stycznia 2004. W czasie kręcenia serialu zaprzyjaźniła się Danem Schneiderem. Podczas kręcenia ostatniej serii "Drake & Josh" Dan przyszedł do Mirandy i jej rodziców i zaczął opowiadać swoje pomysły na serial z Cosgrove w roli głównej. Mirandzie od razu spodobał się pomysł na serial o dziewczynie, która robi własny serial w internecie i zdobywa sławę. Serial zadebiutował na antenie 8 września 2007.
Wystąpiła gościnnie w serialach telewizyjnych. W serialu Nieidealna zagrała Cosmminę, w Uziemionych Jessicę, a w Zoey 101 Pagie Howard.
Udzieliła swojego głosu w filmie Disneya Here Comes Peter Cottontail: The Movie, w odcinku specjalnym serialu Co nowego u Scooby'ego oraz w dwóch odcinkach serialu komediowego Lilo & Stitch. Swoją drugą główną rolę filmową dostała w filmie komediowymTwoje, moje i nasze, w którym zagrała razem ze swoim kolegą Drakiem Bellem. W 2006 zagrała główną rolę w filmie The wild Stallion. W tym samym roku zagrała również w filmie Moja Bar Micwa, w którym to wcieliła się w rolę drugoplanową Karen Sussman.

