Como atriz, sua carreira teve início em 2002, quando, aos nove anos de idade, ingressou no elenco da série de televisão infantil Barney e seus amigos, tornando-se internacionalmente conhecida apenas a partir de 2008, quando atuou como a protagonista Mitchie Torres no filme original do Disney Channel Camp Rock. Entre 2009 e 2011, participou da série de televisão Sunny entre Estrelas, interpretando a personagem-título, Sunny Munroe. Também foi jurada na segunda e terceira temporadas da versão norte-americana do reality show The X Factor.

Em sua carreira musical, atua como artista solo, tendo lançado seu álbum de estreia, Don"t Forget, em 23 de setembro de 2008. O disco debutou na segunda posição da parada Billboard 200, com a venda cerca de 89 mil cópias em sua primeira semana de distribuição, e mais tarde ganhou o certificado de ouro da RIAA, por ter vendido mais de 500 mil cópias nos Estados Unidos. Here We Go Again, seu segundo álbum, foi lançado em 21 de julho de 2009 e alcançou o número um da Billboard 200, com 108 mil cópias vendidas na primeira semana. Seu terceiro álbum de estúdio, Unbroken, foi lançado em 20 de setembro de 2011 e vendeu 96 mil cópias na primeira semana, estreando na quarta posição da parada. Demi, o seu quarto disco de estúdio, foi lançado em 14 de maio de 2013 e entrou na posição três da tabela musical, com 110 mil unidades distribuídas.