Jako malá se Rosario Dawson chtěla stát bioložkou. Na filmovém plátnu debutovala v krimi dramatu Kids z roku 1995. Stala se hlasem Barbary Gordon/Batgirl ve filmu The Lego Batman Movie a namluvila Wonder Woman v několika animovaných filmech společnosti DC.
Za svůj výkon ve filmu Sedmilhářky Rosario Dawson získala v roce 2009 cenu za nejlepší herečku ve filmu na NAACP Image Awards. Zahrála si také ve filmu Zombieland: Double Tap.
Na televizní obrazovce Rosario Dawson ztvárnila Allegru Dillovou v seriálu Briarpatch, Almu Ortego v seriálu HBO Max DMZ, Jane Ramos v seriálu Jane the Virgin a Claire Templ v netflixovských adaptacích marvelovských komiksových seriálů Daredevil, Luke Cage, Iron Fist, Jessica Jones a The Defenders.
V roce 2018 byla Rosario Dawson spolumoderátorkou, redaktorkou a producentkou pořadu The Assembly pro televizi Free Speech na téma nenávisti, protestu a budoucnosti, v němž vystupovali vědci, aktivisté a umělci.
Za svůj výkon v seriál Dopesick od Hulu, Rosario Dawson dosáhla uznání kritiky, 14 nominací na cenu Emmy a dvě z nich získala. Zahrála si Becky Scott v fanouškovsky oblíbené komedii Clerks III (2022).
Podílela se na produkci a spolupracovala na scénáři seriálu Normal Ain't Normal. Rosario Dawson se stala hvězdou seriálu Disney+ Ahsoka, v němž ztvárnila bývalou rytířku Jedi Ahsoka Tano, která zjišťuje, že zranitelné galaxii hrozí nové nebezpečí. Seriál měl premiéru v srpnu 2023.
Kromě herectví Rosario Dawson produkovala několik projektů, jako jsou Descent, This Is Not a War Film a The Need to Grow, který upozorňuje na inovátory uzdravující naše nefunkční potravinové systémy a potřebu regenerace půdy pro zachycení uhlíku a zvrácení klimatických změn.
Je aktivistka, která svůj čas věnuje řadě vlivných organizací, zejména Voto Latino, kterou Rosario Dawson spoluzaložila v roce 2004 s cílem pomoci latinskoamerickým mileniálům, aby mohli volit a ovlivňovat změny ve vládě.
Stala se aktivní členkou správní rady organizací V-Day, The Lower East Side Girls Club, Operation USA a Environmental Media Association. Za svůj cenný přínos komunitě byla Rosario Dawson také vyznamenána prezidentskou cenou za dobrovolnickou činnost.
Rosario Dawson v roce 2014 adoptovala dvanáctiletou dívenku. V březnu 2019 potvrdila, že chodí s americkým politikem Corym Bookerem.