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1999年，艾丽·范宁跟随家人从乔治亚来到了电影之都洛杉矶，两岁时就跟着姐姐达科塔·范宁参与影片拍摄。
2003年，与艾迪·墨菲合作出演喜剧电影《奶爸别动队》，饰演外形甜美却有着独特尖叫声的小女孩姬米。2004年，在悬疑电影《寡居的一年》中饰演作家夫妇的女儿罗丝。2005年，在动作电影《通天塔》中扮演了布拉德·皮特和凯特·布兰切特的女儿。
2006年，与丹泽尔·华盛顿合作出演动作电影《时空线索》，饰演天真善良的小女孩艾比。2007年，与杰昆·菲利克斯、詹妮弗·康纳利共同出演惊悚电影《冲击之路》，饰演热爱音乐的女孩艾玛。
2008年1月，首次担纲女主角，在奇幻电影《菲比梦游奇境》中扮演沉浸于幻想世界而不能自拔的女孩菲比。12月，在奇幻爱情电影《返老还童》中饰演了女主角凯特·布兰切特的童年时期。
2009年，携手查理·罗、约翰·特托罗主演奇幻喜剧电影《胡桃夹子：魔境冒险》，饰演拥有过人勇气和谋略的女孩玛丽。2010年，主演由索菲亚·科波拉执导的情感电影《在某处》，饰演帮助父亲重新找回自我的克莱奥，凭借该片获得第13届青少年好莱坞奖年度最佳女演员奖。
2011年6月，主演由史蒂文·斯皮尔伯格监制的科幻电影《超级8》，饰演离家出走却意外被怪物抓走的女孩爱丽丝，凭借该片入围第38届土星奖最佳年轻演员奖。9月，在弗朗西斯·福特·科波拉执导的恐怖电影《此刻与日出之间》中扮演了年轻美艳的女鬼V。12月，与马特·达蒙、斯嘉丽·约翰逊合作主演家庭喜剧电影《我们买了家动物园》，饰演在动物园工作的小朋友莉莉。
2012年，主演情感电影《金吉尔和罗莎》，饰演与制造核危机的敌人们斗智斗勇的坚强少女金杰。2013年，搭档约翰·哈克斯主演传记电影《忧愁围绕着我》，饰演爵士钢琴演奏家乔·阿尔巴尼的女儿艾米。
2014年5月，与安吉丽娜·朱莉共同主演魔幻电影《沉睡魔咒》，饰演和邪恶女巫有着一段纠结情缘的爱洛公主。9月，为动画电影《盒子怪》中的女主角温妮配音。
2015年9月，与娜奥米·沃茨、苏珊·萨兰登联袂主演家庭喜剧电影《三代人》，饰演因为改变性别而跟母亲关系紧张的纽约青年雷。
2016年，与安妮特·贝宁共同主演喜剧电影《二十世纪女人》，饰演行事大胆的叛逆少女朱莉。同年，还在悬疑电影《霓虹恶魔》中饰演了来洛杉矶追梦的年轻女孩杰茜。2016年12月25日，与本·阿弗莱克联袂出演的惊悚电影《夜色人生》在美国小规模上映，饰演野心勃勃却不幸惹上麻烦的女演员洛瑞塔·菲吉斯。
2017年5月21日，与艾利克斯·夏普、妮可·基德曼联袂主演的电影《如何在派对上搭讪女孩》在戛纳国际电影节首映。
2018年1月21日，与彼特·丁拉基联袂主演的电影《此刻只有你共我》在圣丹斯电影节首映。2018年3月10日，与本·福斯特联袂主演的电影《加尔维斯顿》在西南偏南电影节首映。
2019年5月，担任第72届戛纳国际电影节评委。2019年9月18日，与提莫西·查拉梅、赛琳娜·戈麦斯合作出演由伍迪·艾伦执导的电影《纽约的一个雨天》在法国院线上映。2019年10月18日，与安吉丽娜·朱莉合作出演的电影《沉睡魔咒2》在美国上映。
2020年，与贾斯提斯·史密斯联袂主演的电影《所有明亮的地方》上映，饰演从意图寻死的男孩身上学会该重新面对人生的维奥莱。
名字
艾丽·范宁的名字更准确的读音是“艾尔”而不是“艾丽”，全名是玛丽·艾尔·范宁，选用了中间名作为艺名。
家庭
艾丽·范宁的父亲史蒂夫·J·范宁是职业棒球选手，曾在圣路易红雀队小联盟打球；母亲乔伊是网球选手，外公里克·艾林顿是橄榄球员，阿姨吉尔·艾林顿是ESPN的记者，姐姐达科塔·范宁则同样是一名演员。
2011年11月21日，艾丽·范宁出席了在纽约举行的帮助切尔诺贝利受难儿童的慈善晚宴。