Debiutowała w wieku 8 lat w filmie Mąż na jeden weekend z 2005 roku. Popularność przyniosła jej rola Chelsea Lutz w filmie Amityville z 2005 oraz Mindy Macready/Hit-Girl w filmie Kick-Ass (2010) i Kick-Ass 2 (2013). W następnych latach wystąpiła m.in. w amerykańskim remake’u Pozwól mi wejść oraz filmach Mroczne cienie u boku Johnny’ego Deppa, Hugo i jego wynalazek czy Carrie – nowej adaptacji powieści Stephena Kinga. Ma czterech braci. Jej najstarszy brat, Trevor Duke Moretz, ukończył profesjonalną szkołę aktorską w Nowym Jorku i zajął się szkoleniem siostry w aktorstwie. Podkładała również głosy pod postaci w filmach animowanych i grach komputerowych.