Свою первую главную роль Клэр получила в 1996 году, исполнив роль Джульетты в мелодраме "Ромео + Джульетта". Тогда её партнёром по съёмочной площадке был Леонардо Ди Каприо. Позднее в этом же году она отказалась от предложенной ей главной роли в фильме-катастрофе "Титаник", в итоге доставшейся Кейт Уинслет. В 1997 году Клэр Дэйнс работала вместе с двумя известными режиссёрами: она появилась в роли изнасилованной женщины Келли Рикер в фильме Фрэнсиса Форда Копполы "Благодетель" и дрянной девушки Дженни в криминальном фильме Оливера Стоуна "Поворот". В 1998 году она приняла участие в экранизации романа Виктора Гюго "Отверженные". В 2002 году Дэйнс вернулась в кино. Она играла роль дочери Мерил Стрип в номинировавшемся на "Оскар" фильме "Часы", вместе с Николь Кидман, Джулианной Мур и Эдом Харрисом. В следующем году она снималась в фильмах "Терминатор 3: Восстание машин" и "Красота по-английски". Весьма критично оценивалась её работа в фильмах 2005 года "Продавщица" и "Привет семье".
В продолжении кадры из фильма "Красота по-английски" (2004). Ей тут 25 лет.